特斯拉汽车逆变器sic

特斯拉汽车逆变器sic

       智通 财经 APP获悉，浙商证券发布研究报告指出，受益新能源车爆发，SiC产业化黄金时代将来临。Yole预计2026年SiC功率器件市场规模将达45亿美元，2020-2026年CAGR为36%。SiC衬底的市场空间方面，预计2025年新能源车加光伏逆变器市场需求达261亿元，2021-2025年CAGR达到79%。目前国内外差距在逐步缩小，国产替代可期。目前海外龙头（Wolfspeed、II-VI占据60%以上市场份额）已实现6英寸规模化供应、向8英寸进军；国产厂家（天岳先进、天科合达、晶盛机电、露笑 科技 等）以小尺寸为主、向6英寸进军。浙商证券重点推荐晶盛机电（300316.SZ）。

        1）高压、高功率应用场景下性能优越,适用于600V以上高压场景。相同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比，尺寸减小至原来1/10，导通电阻降低至原来1/100，总能损耗降低70%，能源转换效率提高。下游应用新能源车、充电桩、光伏、风电、轨道交通等领域。

        2）受益新能源车爆发，SiC产业化黄金时代将来临。Yole预计2026年SiC功率器件市场规模将达45亿美元，2020-2026年CAGR=36%。新能源 汽车 是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动，应用端：解决续航痛点。成本端：单车可节省400-800美元的电池成本。客户端：特斯拉等车企相继布局。目前特斯拉仅使用在主逆变器上、未来有进一步应用提升空间。

        3）性价比是决定SiC器件大批量使用的关键，衬底制备为碳化硅性价比提升的核心。在碳化硅器件的成本占比当中：衬底、外延、器件分别占比46%、23%、20%。衬底为碳化硅降本的核心、也是技术壁垒最高环节，是未来SiC降本、大规模产业化推进的核心关键。

        SiC衬底：新能源车+光伏需求潜力巨大；国内外差距逐步缩小、国产替代可期

        1）市场空间：预计2025年新能源车+光伏逆变器市场需求达261亿元，2021-2025年CAGR=79%。新能源车：目前单特斯拉Model 3/Y一年需求量就能消耗全球SiC晶圆绝大产能。我们测算如2025年SiC在新能源车渗透率达60%，预计6英寸SiC衬底需求达587万片/年，市场空间达231亿元。光伏逆变器：“大组件、大逆变器、大组串”时代，光伏电站电压等级从1000V提升至1500V以上，碳化硅功率器件有望成为标配。我们假设2025年碳化硅渗透率提升至50%，对应SiC衬底市场达30亿元。行业核心瓶颈在于供给端不足。

        2）竞争格局：国内外差距在逐步缩小，国产替代可期。目前海外龙头（Wolfspeed、II-VI占据60%以上市场份额）已实现6英寸规模化供应、向8英寸进军。国产厂家（天岳先进、天科合达、晶盛机电、露笑 科技 等）以小尺寸为主、向6英寸进军。但可观测到，国内外差距正在缩小、且整体差距小于传统硅基半导体。国内外差距已从过去的10-15年（4英寸）、缩小至5-10年以内（6英寸）。预计未来向8英寸进军过程中，差距是、有望进一步缩小。

        3）生产工艺：较硅基半导体难度大幅增加；长晶环节是关键。碳化硅衬底属于技术密集型行业。核心难点在于：长晶工艺复杂（只有4H型等少数几种是所需的晶型），生长速度慢（每小时仅能生长0.2-0.3mm，较传统晶硅慢近百倍以上），产出良率低（硬度与金刚石接近，切磨抛难度大）。“产学研用”为国内碳化硅衬底发展的重要推进动力。国内高校和科研单位主要包括中科院物理所、山东大学、上海硅酸盐所等。

        4）行业趋势：降本是产业化核心，向大尺寸延伸。目前6英寸SiC衬底价格在1000美金/片，数倍于传统硅基半导体。未来降本方式包括：提升材料使用率（大尺寸化，由4英寸向6英寸、8英寸延伸）、降低制造成本（提升良率）、提升生产效率（更成熟长晶工艺）。

        SiC衬底设备：与传统晶硅差异较小，工艺调教为核心壁垒

        主要包括：长晶炉、切片机、研磨机、抛光机、清洗设备等。与传统传统晶硅设备具一定相通性、但工艺难度更高。碳化硅衬底第三方设备厂商较少，企业更多为设备+制造一体化布局为主，便于将核心工艺机密掌握自己手里。设备+工艺联合研发、形成互哺是关键。

        投资建议

        风险提示：研发进度不及预期风险；国际贸易争端加剧风险。

特斯拉领跑！全球首批使用SiC芯片汽车诞生

       近日，据外媒报道，一大批采用SiC（碳化硅）芯片的新型 汽车 正在路上，作为全球首批采用SiC芯片的 汽车 ，特斯拉Model3拥有更长的续航时间，更加优秀的持续高性能表现，而这些提升正是它引领了市场开始变化的重要原因之一。

       　在过去的数十年里，半导体市场对硅坚持不懈的研究已经到了技术上的天花板，而SiC（碳化硅）的出现打破了现有的瓶颈期。与传统的硅晶片相比，它拥有更好的稳定性，能让芯片制造商将能量损失减少一半以上，以便更好发挥性能。

       　作为第三代半导体的代表，SiC（碳化硅）是一种无机物，它在各个领域的使用相当广泛，如我们熟知的铁路运输、电力运输，还有正当风口的混合动力 汽车 和纯电动 汽车 。SiC相比起上一代半导体材料，它提供了更加稳定的化学键，同时它也拥有在降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化和更耐高温高压三方面的优势。

       　在特斯拉Model3上的初次亮相，让全球 汽车 厂商将目光放在了SiC这种全新的半导体材料，在庞大的市场需求推动下，一大批采用这种材质芯片的 汽车 已经正在路上。其中，由英飞凌制造的SiC芯片已经确定搭载在现代的新款电动 汽车 上，与配备普通硅芯片的 汽车 相比，其电动 汽车 的续航里程可提高 5%。

       　SiC在新能源 汽车 领域的广泛应用将为其突破现有的关于电池、能耗与控制系统上的瓶颈，对于整个行业的发展具有积极意义，尤其是在整体成本的控制上，这点从现有的首批采用SiC的 汽车 特斯拉Model3上已经有所体现。根据法国市场研究公司Yole Development的预测，至2026年SiC芯片市场相较2020将上升6倍。

理想终于不缺“芯”了

        投中网获悉，日前，理想 汽车 投资成立了一家半导体公司。

        这家半导体公司叫苏州斯科半导体，由理想 汽车 关联公司——北京车和家 汽车 科技 有限公司与湖南三安半导体有限责任公司共同持股，注册资本3亿元。该公司的法定代表人是许勇辉，经营范围含电力电子元器件、半导体分立器件制造销售；电子元器件制造等。

        这是理想 汽车 布局SiC芯片的一个重要举动。在全球缺芯潮愈演愈烈的情形下，芯片已是新能源 汽车 的兵家必争之地，SiC芯片又在新能源车企中占据什么样的地位？

        竞争之地，各家车企纷纷角逐。不仅是理想 汽车 ，前有特斯拉作为先行者，后有小鹏、蔚来、上汽、一汽、丰田、本田等，车企们都不愿在此处落后。

        意在何处

        这是理想 汽车 风险最小的选择。

        此前，据国家市场监督管理总局反垄断司官网中经营者集中简易案件公式披露，车和家与三安半导体设立合资公司，车和家持股比例70%，三安半导体持股比例30%。

        三安半导体是什么来头？它主要从事SiC衬底、外延、芯片相关半导体材料的研发、生产和销售业务，背后是三安光电股份有限公司（简称：三安光电）100%的控股子公司，后者是中国最大的LED外延片和芯片制造商，已在国内主板上市。

        由此推测，理想 汽车 与三安半导体此次设立合资公司是为了联手布局车用SiC芯片、模块市场。

        什么是车用SiC芯片？它在新能源 汽车 中又占据什么样的地位？

        SiC芯片指碳化硅，明确来讲，它是新一代半导体——第三代化合物半导体的重要基础材料，是第三代半导体产业的关键。部分西方发达国家对中国实施严格禁运，也制约了国内半导体行业的发展，这样一来，我国实现国产替代的需求越来越旺盛。

        碳化硅功率器件的特点是——耐高压、耐高温、低损耗等性能，可以有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化等需求，在新能源 汽车 、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域有明显优势。

        用在新能源 汽车 身上呢？

        相比传统Si材料，SiC材料可以帮助新能源 汽车 延长续航里程、缩短充电时间。新能源 汽车 比传统燃油 汽车 对半导体元器件功率的要求更高，用量也要多出几倍。

        通用 汽车 公司副总裁希尔潘·阿明说：“电动 汽车 用户正追求更长的续航里程，我们把碳化硅视为电力电子设计中的一种重要材料。”

        广汽埃安新能源 汽车 有限公司技术中心经理湛绍新也说过：“功率半导体是新能源 汽车 有别于传统燃油车的重要零部件，每台电动车大约需要配备90-100个，如果是四驱系统则需求量还要再增加50%，功率半导体在整车半导体中的价值量占比约60%。而碳化硅主打的性能就是高压和高频，进而衍生出耐高温和大功率的特点，对于整车来说可以提高能量转换效率以及使系统体积小型化。”

        还有一点，每辆新能源 汽车 使用的功率器件价值约在700美元到1000美元。使用碳化硅衬底材料，可以为新能源 汽车 节省大量成本。

        三安光电作为龙头企业，理想与它合作成立合资公司，必然有更强的溢价能力，成本更低，风险更低，效率还有保证。最重要的，是可以保证未来理想 汽车 上源源不断的用量。

        理想 汽车 创始人、董事长兼CEO李想曾说，碳化硅电驱系统是理想 汽车 高压纯电平台的四个核心技术之一。看来，李想重视SiC芯片在理想车型上的应用，大有势在必行之势。

        纵观整个新能源车企市场，不仅理想在加速布局，其他车企，哪一个不在此地加速竞争？

        用力角逐

        全球缺芯潮不断蔓延，各种原材料短缺的问题一直存在。各车企玩家们为了提前应对这些难题，只有各出奇招。

        归根结底，SiC器件非常适合用于电动 汽车 的电源设计，车企们又怎么不会惦记这个香饽饽？

        据估算，仅SiC电机控制器功能安全产品的未来需求产值就达到一年2亿元。

        严格意义上，从发展 历史 上讲，特斯拉依然是碳化硅芯片使用的先行者。自特斯拉之后，各家车企纷纷下场。

        2016年4月，特斯拉打响了SiC MOSFET的第一枪，至此，SiC不仅成为半导体厂商激烈涌进的热门赛道，同时也在加速进入 汽车 。

        2018年，特斯拉在Model 3中首次将IGBT模块换成了碳化硅模块。使用下来，在相同功率等级下，碳化硅模块的封装尺寸明显小于硅模块，并且开关损耗降低了75％。换算下来，系统效率可以提高5％左右。

        之后，特斯拉推出的Model Y的动力模块后轮驱动也采用SiC MOSFET。2021年6月11日发布的新款Model S Plaid，成为全球最快的量产车型，其逆变器继续采用碳化硅技术。

        特斯拉Model 3的成功，在 汽车 与芯片行业掀起轩然大波，也催生了一系列对SiC芯片的应用和开发。

        就这样，比亚迪、蔚来、小鹏、理想、北汽新能源、上汽、丰田、本田、现代、长城、吉利、广汽、一汽、奇瑞等纷纷在自家车型上实践SiC产品。

        市场好不热闹，有自建生产线的，有运用投资方式的，还有像理想这样成立合资公司的。

        在自建生产线这条路上，比亚迪走得比较早。

        2020年底，比亚迪宣布自研碳化硅芯片，它在2021年5月扩建了模块生产线。2021年8月11日，比亚迪汉的第100000辆新车的电机控制器首次使用它自主研发制造的高性能碳化硅功率模块。

        蔚来也采用了自研的办法。2021年10月的消息，将自研一条SiC功率模块实验线，新增若干测试设备。

        除了自研的方式，车企们最常用的方式还是投资。

        值得一提的是，上汽、小鹏等投资SiC衬底龙头天岳先进，2022年初，天岳先进已在科创板上市，成为碳化硅首家上市公司，更是此产业中的龙头企业。

        北汽投资的北京安鹏行远新能源产业投资中心（有限合伙）也投资了SiC半导体企业上海瞻芯电子 科技 。瞻芯电子主要提供的是以SiC功率器件、SiC驱动芯片、SiC模块为核心的功率转换解决方案。

        2021年11月30日，上汽集团与旗下市场化私募股权投资平台尚颀资本共同出资5亿元，完成对国内领先车规级芯片及SiC功率器件生产企业积塔半导体的A轮投资。

        值得一提的是，在2021年初，尚颀资本还参与投资了上海瀚薪，布局SiC赛道。上海瀚薪 科技 是一家致力于研发与生产第三代宽禁带半导体功率器件及功率模块的高 科技 企业。

        当然，还有像理想一样成立合资公司的。

        2021年5月18日，一汽集团合资企业苏州亿马半导体的碳化硅模块项目正式投产，一期投资 2 亿元。

        还有吉利 汽车 ，2021年5月，吉利与芯聚能半导体、芯合 科技 等，合资成立了广东芯粤能半导体有限公司，以布局车规级功率半导体。芯粤能位于广州市南沙，是一家面向车规级和工控领域的SiC芯片制造和研发的芯片代工公司。

        很快，SiC成为群雄逐鹿之地，布局者们覆盖了 汽车 产业和半导体产业的所有环节。

        而理想此次的选择，也早有征兆，与龙头企业成立合资公司是它在SiC这一兵家必争之地的一个重要选项。很显然，安全、合理、有保障。(文/李彤炜 来源/投中网)

特斯拉model电池已经采用碳化硅，续航里程有所提高

       全球芯片行业风云变幻，特斯拉 Model 3 很可能成为即将到来的转变的催化剂之一。就在近日，特斯拉成为首批在量产 汽车 中使用碳化硅 (SiC) 芯片的 汽车 制造商之一。通过将 SiC 芯片集成到 Model 3 中，这家美国 汽车 制造商最终在电动 汽车 供应链中为这种材料提供了一些动力

       考虑到硅长期以来一直是半导体行业的首选材料，特斯拉在 Model 3 中使用碳化硅是一个大胆的举措。自 1960 年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。

       碳化硅含有硅和碳，化学键比普通硅更坚固，拥有世界第三硬物质的称号。正如Nikkei Asia 的 一份报告所指出的， 碳化硅的加工需要先进的技术，但与传统硅片相比，碳化硅的稳定性以及其他特性使芯片制造商能够将能量损失减少一半以上。碳化硅芯片还擅长散热，为小型逆变器铺平了道路。

        日本名古屋大学教授山本正义指出，这些优势在特斯拉 Model 3 的设计中得到了很好的体现。“Model 3 的空气阻力系数与跑车一样低。缩小逆变器的规模使其具有流线型的设计，”山本说。

       特斯拉 Model 3 的大获成功，在芯片行业掀起了轩然**。而这些冲击波已经开始激发一波对碳化硅芯片的讨论。仅在 6 月份，德国芯片制造商英飞凌 科技 就推出了一款用于电动 汽车 逆变器的 SiC 模块。现代 汽车 随后宣布，这些英飞凌制造的 SiC 芯片将用于其下一代电动 汽车 。这家韩国 汽车 制造商补充说，通过使用英飞凌的 SiC 芯片，与配备普通硅芯片的 汽车 相比，其电动 汽车 的续航里程可提高 5%。

        日本芯片制造商罗姆首席战略官 Kazuhide Ino 指出，现阶段，碳化硅芯片制造商已经到了相互竞争的地步。“虽然之前芯片制造商一直在共同努力建立碳化硅市场，但我们已经到了相互竞争的阶段，”他说。

        法国市场研究公司 Yole Developpement 在预测中指出，到 2026 年，碳化硅芯片市场可能会比 2020 年增长 6 倍。这将使SiC 芯片市场成为一个 44.8 亿美元的市场。然而，这很大程度上取决于 SiC 芯片的生产成本是否可以充分降低，因为如今 SiC 芯片仍然比传统硅芯片贵。话虽如此，硅和碳化硅芯片之间的差距一直在缩小。五年前，碳化硅芯片比传统硅芯片贵约 10 倍。今天，它们的价格只有两倍。

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