企业视角下的新能源汽车与碳化硅技术创新

企业视角下的新能源汽车与碳化硅技术创新

近年来，新能源汽车的迅猛发展推动了碳化硅（SiC）技术在汽车领域的广泛应用。从2017年特斯拉首次推出基于SiC主驱的汽车以来，各大车企纷纷布局SiC技术。据统计，2023年公开的国产SiC车型已达142款，其中乘用车76款，仅2023年新增款式就有约45款。

碳化硅技术为新能源汽车带来多重优势

碳化硅技术为新能源汽车带来了显著的优势。据专家介绍，碳化硅能够显著提升新能源汽车的续航里程。得益于SiC MOSFET的低导通电阻和低开关损耗，相较于传统的硅IGBT方案，整个电机控制器系统的损耗有望降低70%，从而增加5%的行驶里程。

此外，碳化硅还有助于解决补能焦虑的问题。目前，整个行业正在通过提升充电功率来解决这一问题。预计在2025年，可以实现15分钟补电80%的便捷体验。

碳化硅产业现状与挑战

目前，碳化硅市场仍由国外企业主导。据Yole预测，2025年全球SiC市场规模将接近60亿美元，年复合增长率预计达到36.7%左右。市场头部5家企业的市场份额合计高达91.9%。这些企业主要以国外为主，国内占比相对较小。

国外企业除了目前占主导地位外，还在积极扩展产能。相比之下，国内厂商的投入仍然较为有限。虽然国产的产能规划大约是1000亿，但特点是过于分散，尚未形成头部企业。

主流SiC MOSFET技术水平对比

目前主流SiC MOSFET技术主要分为平面栅结构和沟槽栅结构两种。平面栅结构MOSFET在国内或汽车领域出货量最大，可靠性最好，且工艺非常成熟。而沟槽栅结构则具有较低的Rsp（比导通电阻），但在高温下的热性能不如平面栅结构。

从技术迭代来看，国际厂商大约每3至6年进行一次迭代，每次迭代大约能降低20%至25%的Rsp水平。主流SiC，尤其是国外的技术水平，如1200V SiC的Rsp能达到2.3至2.8mΩ。而目前国内1200V SiC MOSFET的Rsp可能在2.8至3.3mΩ之间。

国内SiC器件技术发展

国内SiC器件技术发展迅速，产业链日趋完善。从材料到辅材、衬底、外延、加工设备，到设计、代工，现在基本上都非常完善。国内企业在技术上与国际头部企业的差距正在缩小。以清纯半导体为例，其产品已经与国际一流水平持平，并在某些参数或可靠性方面表现更优。

碳化硅技术发展趋势

从材料角度看，目前晶圆的主流尺寸仍为6英寸。为了降低成本并提升良率，需要向大尺寸、低缺陷的SiC衬底及外延制备方向发展。从器件角度看，设计的主要方向是降低比导通电阻，同时提升可靠性或鲁棒性。从工艺角度来看，沟道迁移率的提升是未来研究的重点。

总结

SiC半导体产业发展势头强劲，国内在SiC材料和器件量产方面已进入快速内卷和洗牌阶段。SiC功率器件在光储充领域的国产替代已取得显著成果，部分企业已率先完成100%的国产替代。国产车规级SiC MOSFET的技术与产能已与国际水平相当，主驱动芯片国产替代已经起步，并将逐步上量，最终主导全球供应链。