2016年以来特斯拉在新能源汽车上率先引入了碳化硅模块,但后续产业都一直不温不火。搭乘国家能源政策东风,随着电动车,太阳能发电,风电和新一代电力设施加速落地,新能源发展进入全新阶段。去年以来碳化硅引发了车企及供应商的重视和布局,包括比亚迪、丰田、大众、通用、蔚来等一批车企都陆续宣布采用碳化硅方案。什么原因导致碳化硅被追捧?目前碳化硅领域头部玩家的动向和未来碳化硅潜在市场新机会,笔者借最近的市场热点和大家盘一盘。
特斯拉、比亚迪领衔,电动汽车加速驶入碳化硅时代
近期,蔚来汽车宣布第二代碳化硅电驱动系统将于2021年底实现量产,搭载在蔚来ET7同步交付。这也意味着,蔚来汽车将成为继特斯拉、比亚迪之后的全球第三家量产碳化硅技术的车企,也是国内继比亚迪之后的第二家。
蔚来ET7采用碳化硅电驱系统
图片来源:蔚来公司
据悉,目前主流电动汽车多是以硅材料的IGBT来作逆变器芯片模组,自2016年特斯拉率先在Model 3使用意法半导体的碳化硅模组,以碳化硅为代表的第三代半导体逐渐进入产业视角。去年比亚迪和今年的蔚来先后应用碳化硅功率器件,进一步助推碳化硅产业需求爆发。
特斯拉领衔,比亚迪、蔚来先后应用碳化硅功率器件
资料来源:各公司官网、半导体八哥整理
浪成微澜之间,以碳化硅为代表的第三代半导体步入产业化初期,车用功率半导体市场或将面临变革。
备受汽车界追捧的碳化硅是啥?
简单聊聊碳化硅的前世今生
按照半导体产业演化历程,碳化硅属于第三代半导体材料,因其优越的物理性能——被誉为是5G通信、新能源领域最有潜力的芯片材料。
半导体产业演化历程
SiC功率器件的发展史
资料来源:半导体八阿哥整理
相较于目前汽车领域广泛应用的硅基功率半导体,碳化硅产品理论性能优势明显。碳化硅器件相对于硅器件的优势主要来自三个方面:降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高温高压。
碳化硅为代表的宽禁带半导体成为未来主要发展方向之一
资料来源:WIND、半导体八阿哥整理
碳化硅为何备受车界追捧
无论从技术还是政策导向来看,电动车转向碳化硅的趋势逐渐明朗。主要原因无外乎以下:
性能优越,碳化硅适合车内严苛环境,使系统效率更高、重量更轻,且结构更紧凑,符合电动车车高续航、轻量化及安全性需要;
政策要求,各国功率密度标准持续提升进一步推动碳化硅器件对硅基器件的替代进程;
碳化硅这么棒,车企们都准备用吗?
从笔者梳理的第三方数据来看,目前主要有特斯拉、比亚迪及蔚来正式推出了碳化硅相关产品。其他车企方面,包括通用、丰田、大众、长安、小鹏、一汽、东风等都提出了相关的碳化硅应用规划。
笔者认为,现阶段制约碳化硅应用主要原因还在于几方面:
一是成本问题。根据调研,目前碳化硅单车成本是传统产品的5倍以上,以目前市场主流的A级车为例,其功率半导体成本约1300元,如果换成碳化硅成本将超过6000元,一定程度上制约了碳化硅功率器件的普及。
二是产能问题,由于工艺复杂导致碳化硅产品良率普遍较低,目前全球碳化硅产能仅40-60万片,远远不能满足当前新能源汽车发展需求。