電子發(fā)燒友原創(chuàng) 章鷹

近日，美國電動汽車大廠特斯拉在投資者活動日上，動力總成負(fù)責(zé)人Colin Campbell表示：“為進(jìn)一步降低車輛成本，計劃在下一代電動汽車動力系統(tǒng)中減少碳化硅（SiC）晶體管75%的使用量?！碑?dāng)天，安森美半導(dǎo)體，ST Microelectronics和Wolfspeed的股價下跌。

特斯拉高調(diào)“減碳”消息一出，其他汽車廠商是否跟進(jìn)呢？業(yè)內(nèi)專家對電子發(fā)燒友記者表示，碳化硅市場今年依然是供不應(yīng)求的狀態(tài)，尤其是新能源汽車行業(yè)對于碳化硅井噴的需求。調(diào)研機構(gòu)TrendForce的預(yù)估，電動車市場2023 年的成長率將達(dá)到36.2%，SiC（碳化硅）占功率半導(dǎo)體元件市場比重會從2021 年的4.1%，到2025 年上升至12.4%。

碳化硅寬禁帶半導(dǎo)體具備高頻、高效率、耐高溫、高功率密度和高可靠性特點，它們比用硅功率晶體管制成的半導(dǎo)體承受更多的熱量，具有更長的使用壽命并且更節(jié)能，廣受新能源汽車大廠歡迎。結(jié)合國內(nèi)、國際第三代半導(dǎo)體最新的預(yù)測數(shù)據(jù)和國內(nèi)五大車廠在第三代半導(dǎo)體的布局，本文詳細(xì)分析國內(nèi)車企在SiC產(chǎn)業(yè)鏈布局的最新進(jìn)展。

十大車企業(yè)在車用SiC產(chǎn)業(yè)鏈的布局

圖：電子發(fā)燒友根據(jù)公開資料制圖

SiC在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

中國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長趙靜表示，2022年受到疫情影響，半導(dǎo)體進(jìn)入下行周期。但是在新能源汽車、光伏、儲能應(yīng)用的需求增長下，第三代半導(dǎo)體的市場增長超預(yù)期。據(jù)CASA Research預(yù)測，到2026年，中國SiC、GaN功率器件的市場規(guī)模將達(dá)到366億元，年復(fù)合增長率達(dá)到36.5%。其中新能源汽車（含充電設(shè)施）是最大的應(yīng)用場景。
國際調(diào)研機構(gòu)Yole發(fā)布的報告顯示，2021-2027 年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模有望從 10.90 億美元增長到 62.97 億美元，其中車規(guī)級市場空間有望從 2021 年 6.85 億美元增長至 2027 年49.86 億美元，年復(fù)合增長率將達(dá)39.2%，2027 年車規(guī)級SiC 器件占整個 SiC 器件市場的比例有望提升至79.18%。其中主驅(qū)逆變器市場規(guī)模約為44.1 億美元，約占據(jù)整個車規(guī)級市場 88.6%份額，并占據(jù)整個SiC 器件市場70%以上的市場空間。

國內(nèi)車廠在碳化硅產(chǎn)業(yè)的最新布局

比亞迪：SiC模塊規(guī)模應(yīng)用，高端車型搭載SiC電控技術(shù)平臺

比亞迪是國內(nèi)新能源汽車排名第一的廠商，它在碳化硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展最為迅速。2020年，比亞迪高端車型“漢”搭載了SiC器件，預(yù)計2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現(xiàn)SiC器件對硅級IGBT器件的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升10%。

近日，比亞迪半導(dǎo)體官方微信顯示，這家公司功率半導(dǎo)體產(chǎn)品中心盧漢漢博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊參賽項目“車規(guī)級SiC MOSFET研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”一舉獲得“第一屆粵港澳大灣區(qū)博士博士后”創(chuàng)新組決賽優(yōu)勝獎。項目團(tuán)隊自主研發(fā)的車規(guī)級SiC MOSFET產(chǎn)品，突破高溫封裝材料、高壽命互連設(shè)計、高散熱設(shè)計及車規(guī)級驗證等技術(shù)難題，該功率模塊已經(jīng)在2020年搭載在比亞迪明星車型“漢EV”上市，助力整車實現(xiàn)百公里加速3.9s，整車NEDC續(xù)航提升30Km，系統(tǒng)效率提升3.6%。已實現(xiàn)SiC模塊在新能源汽車高端車型電機驅(qū)動控制器中的規(guī)模化應(yīng)用。同時，比亞迪半導(dǎo)體也是全球首家、 國內(nèi)唯一實現(xiàn) SiC 三相全橋模塊在新能源汽車電機驅(qū)動控制器中大批量裝車的功率半導(dǎo)體企業(yè)。

圖：比亞迪半導(dǎo)體官方微信

去年，比亞迪發(fā)布了高端汽車品牌“仰望”，該品牌包括兩款量產(chǎn)車型U8和超跑U9，仰望品牌U8車型的電驅(qū)總成系統(tǒng)搭載了SiC電控技術(shù)。比亞迪推出全新一代SiC電控技術(shù)平臺——“易四方”，易四方技術(shù)平臺搭載的電驅(qū)總成系統(tǒng)最大馬力可超 1100 匹，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 20500rpm，行業(yè)領(lǐng)先。同時，易四方技術(shù)平臺全系車型都將標(biāo)配 800V 高壓 SiC 電控，最高效率可達(dá)99.5%，功率密度提升100% ，整車工況效率提升3%以上。

長安汽車：自建SiC項目+投資+CSS技術(shù)平臺

2021年底，長城汽車股份有限公司與河北同光半導(dǎo)體股份有限公司簽署戰(zhàn)略投資協(xié)議。這宣告著長城汽車正式進(jìn)軍第三代半導(dǎo)體核心產(chǎn)業(yè)。長城汽車作為領(lǐng)投方入股同光股份，將推進(jìn)后者的碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦第三代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。2022年，長安汽車推出首款SiC車型沙龍機甲龍，因搭載了SiC技術(shù)，支持800V超級快充，峰值電流高達(dá)600A，充電10分鐘，即可實現(xiàn)CLTC續(xù)航401公里。

除了自建SiC模組項目外，長城汽車也在積極布局SiC產(chǎn)業(yè)鏈。緯湃科技將為長城汽車旗下中高端電氣化平臺配套新一代高壓逆變器，可根據(jù)客戶需求適配不同功率、不同模塊（硅基/SiC）的應(yīng)用。

2023年，長城汽車對SiC產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行入深入的布局，模組封測項目聚焦核心技術(shù)，通過CSS技術(shù)平臺，模塊控制密度可以提升50%、成本降低30%，主要應(yīng)用于主逆變器及充電領(lǐng)域，規(guī)劃車規(guī)級模組的年產(chǎn)能是120萬套。長安汽車旗下的蜂巢傳動科技正在加快SiC模塊生產(chǎn)線的建設(shè)進(jìn)度。

上海大眾：完成碳化硅“三合一”試制，預(yù)計搭載在ID.4 X車型

2022年，上汽大眾官方宣布完成碳化硅“三合一”電橋試制，未來將搭載在ID.4 X車型上。這項技術(shù)將有效提升車輛的續(xù)航水平。

上汽大眾驅(qū)動系統(tǒng)部門在2021年3月正式立項，開發(fā)一款MEB平臺的碳化硅“三合一”電橋產(chǎn)品。上汽大眾與國內(nèi)領(lǐng)先的碳化硅功率半導(dǎo)體模塊供應(yīng)商“臻驅(qū)科技”合作，加快開發(fā)進(jìn)程。6月底，項目組完成了碳化硅電控部分的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)。7-11月，項目組在公司內(nèi)部臺架上獨立完成了碳化硅 “三合一”電橋的集成試制和測試。12月，經(jīng)過數(shù)月的測試、迭代和驗證，該產(chǎn)品亮相“上汽大眾預(yù)研技術(shù)展示日”。據(jù)悉，碳化硅電控的最高效率達(dá)到99.9%，未來搭載碳化硅技術(shù)的ID.4 X車型可以提升4.5%續(xù)航里程。

吉利：200KW SiC電驅(qū)下線，2023款極氪001搭載SiC新車

2022年，極氪威睿200kW SiC電驅(qū)動總成正式批產(chǎn)下線。該款總成是基于吉利浩瀚架構(gòu)打造的首款SiC電驅(qū)產(chǎn)品，其中的核心SiC模塊則由國內(nèi)廠商芯聚能提供。該產(chǎn)品可使整車?yán)m(xù)航里程提升約3%~5%左右。目前吉利共擁有3款SiC汽車，其中2022年發(fā)布的包括smart精靈和極氪009，分別于4月和11月發(fā)布，還有2023年1月發(fā)布的極氪001。

2023年1月，吉利極氪001率先推出了SiC新車。這款新車依托碳化硅技術(shù)，通過熱管理系統(tǒng)&驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化，有效提升電驅(qū)系統(tǒng)效率，讓極氪001的CLTC綜合工況續(xù)航提升6-10km，零到百公里加速時間僅需3.8s；除了現(xiàn)款的86kWh和100kWh電池包外，最大可支持140kWh電池包，實現(xiàn)CLTC綜合工況續(xù)航里程1032km。

蔚來：已經(jīng)量產(chǎn)5款SiC車型

作為造車新勢力的代表品牌之一的蔚來，2020年7月SiC項目已經(jīng)立項。2021年6月首臺碳化硅電驅(qū)系統(tǒng) C 樣件下線。接著，蔚然動力一份編制于2021年8月份的新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)擴建項目環(huán)評報告顯示，除了碳化硅研發(fā)實驗室外，蔚來將建設(shè)自研碳化硅功率模塊工藝實驗。

據(jù)悉，蔚來采用了SiC電驅(qū)系統(tǒng)的純電動汽車包括ET7和ET5。其中ET7是首款搭載SiC電驅(qū)的車型，采用的前永磁同步電機功率達(dá)到了180kW，使用了碳化硅功率模塊替代了傳統(tǒng)的硅基IGBT功率模塊，以彌補傳統(tǒng)硅基IGBT電壓范圍窄、通過的電流不夠大的劣勢。第二款SiC電驅(qū)車型，ET5，是在后驅(qū)采用210kW的碳化硅永磁電機。

除了ET5和ET7外，蔚來旗下還有三款SiC車型，分別為ES7、新一代ES8及EC7。其中，蔚來ES7于2022年6月發(fā)布，新一代ES8及EC7于2022年12月發(fā)布；ET7已于2022年3月啟動交付；ET5 于2022年8月正式下線，9月開啟交付。

SiC給新能源汽車帶來的兩大方面的好處：一是在低載時的能效和里程可顯著增加，尤其是在城市工況下，綜合工況效率≥91.5%；二是通過的電流能力提升了30%，帶動續(xù)航里程等性能的提升。與此同時，電池的容量越大，使用SiC能夠帶來的利益越多。

小結(jié)

SiC 已逐漸在電動車主驅(qū)逆變器中扮演要角，未來隨著電氣架構(gòu)將往800V邁進(jìn)，而耐高壓SiC 功率元件預(yù)料將成為主驅(qū)逆變器標(biāo)配。面向產(chǎn)業(yè)朝800V及以上高壓方向發(fā)展，目前碳化硅功率模塊在電動車主驅(qū)逆變器的規(guī)?；瘧?yīng)用已經(jīng)開始。

2022年是國內(nèi)碳化硅上車元年。2023年，SiC加速上車，一方面是緩解IGBT短缺現(xiàn)狀，一方面SiC上下游產(chǎn)業(yè)鏈為上車進(jìn)行沖刺，我們看到比亞迪、吉利、上汽大眾、東風(fēng)、蔚來、問界和小鵬等更多國內(nèi)車企推出碳化硅量產(chǎn)車型。行業(yè)專家認(rèn)為，當(dāng)SiC的成本降至Si基成本的2倍左右，SiC電驅(qū)系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢將會體現(xiàn)出來，我們期待2023年SiC產(chǎn)業(yè)迎來新的變化和亮點。