会议报道 | 驾驭未来，加速前行：纯一手干货！SiC功率器件在新能源汽车领域的革命性应用

在这次演讲中，詹经理从SiC上车的行业共识、SiC产业及技术现状、国内SiC器件技术进展及发展趋势，以及总结4个方面进行详细阐述。

新能源汽车行业的发展势头强劲，我国2021年至2023年新能源汽车销量连续增长，预计2024年产销量将达到1200万~1300万辆，市场占有率超过45%，约占全世界产销量60%。这一增长趋势预示着SiC技术在新能源汽车领域的广泛应用已成为行业共识。

根据《2023碳化硅 (SiC) 产业调研白皮书》，2023年公开的国产SiC车型合计142款，其中乘用车76款。目前，主驱应用的主流器件以750V及1200V SiC MOSFET为主。詹经理表示 ，SiC技术提升新能源汽车续航里程的能力，使其成为解决补能焦虑、提升驾驶体验的最佳方案。SiC MOSFET的低导通电阻、低开关损耗特点，使得新能源汽车电机控制器有望实现70%的损耗下降，进而增加约5%行驶里程。

图1：SiC是提升新能源汽车续航里程的最佳方案

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詹经理还提到，“SiC技术不仅在提升续航里程方面发挥着重要作用，它还在实现高压快充、解决补能焦虑方面扮演着关键角色。”他展示了一张图表，显示了不同功率下充电时间的显著差异，以及未来充电技术的发展趋势。“预计到2025年，我们可以体验到15分钟补电80%的电能，这将极大地缓解消费者的充电焦虑。”

图3：充分竞争的充电桩行业

詹经理分析了全球SiC市场规模，预计到2025年将接近60亿美元，年复合增长率预计为36.7%。“然而，市场被国外企业垄断，头部5家企业市场份额合计高达91.9%。这些企业不仅占据市场主导地位，还在积极扩大产能。”

图4：电力市场需求、车规级 SiC 器件主要依赖进口

图5：跨国企业产能规划

与此同时，国内SiC器件设计及制造技术发展迅速，产能持续扩张。

但由于市场竞争激烈和产能过剩，SiC MOSFET主流规格价格快速下降。“根据Yole的数据，2024年全球功率半导体市场规模将超过500亿美元，SiC器件的价格下降将推动其在更广泛应用中的替代。”

詹经理进一步解释说，“SiC市场的快速增长，部分得益于其在电力电子领域的优异性能。SiC器件能够在更高的温度下工作，具有更高的能效和功率密度，这使得它们在电动汽车、可再生能源和电网等领域具有巨大的应用潜力。”

在SiC MOSFET技术方面，詹经理强调了比导通电阻（R_sp）的重要性，这是衡量器件性能的关键指标之一。他提到，目前市场上主要有两大技术路线：平面型MOSFET（VDMOS）和沟槽型MOSFET（TMOS）。平面型MOSFET因其工艺简单、阻断能力强而受到青睐，但其导通电阻相对较大。相比之下，沟槽型MOSFET因其沟道迁移率高而成为研究的热点，尽管其工艺更为复杂，且受栅氧可靠性影响导致阻断能力较差。

一方面，平面栅结构的SiC MOSFET，如Wolfspeed、ST、onsemi等公司的产品，因其工艺成熟、可靠性高而在汽车、光伏储能等领域得到广泛应用。这种结构的MOSFET在高温下的导通电阻相对较低，这使得它们在高温操作环境下表现优异。

另一方面，沟槽栅结构的SiC MOSFET，如ROHM、英飞凌、博世等公司的产品，因其比导通电阻较低而受到市场的关注。沟槽栅技术通过增加沟槽区域来提高电子的迁移率，从而降低器件的导通电阻。然而，这种结构在高温下的热性能可能不如平面栅结构。

国内外SiC MOSFET厂商在技术发展上存在一定的差距，但国内厂商正在迅速追赶。国内1200V SiC MOSFET的R_sp一般在2.8~3.3 mΩ范围内。

詹经理强调：“国内SiC产业链日趋完善，技术水平快速提升，与国际龙头企业的差距逐渐缩小。”从材料到辅材、到衬底、外延、加工设备，包括设计、代工，现在基本上都是非常完善的。每个细分行业，都会出现非常典型的代表。

在技术层面，詹经理提到，在技术层面，SiC材料的性能优势，如禁带宽度、击穿场强和热系数，使得SiC二极管具有更高的击穿电压、低损耗、散热更好等优势。尤其是在开关特性上，SiC SBD二极管的反向恢复几乎为零。在相同耐压的产品下，对比FRD二极管，可以获得更高效率及更高的功率密度，降低整个系统的成本。SiC二极管在UPS、太阳能逆变器、储能和汽车等应用中大受欢迎，例如光伏逆变器中几乎全面用SiC二极管替代硅产品，这种较小的改变，可以实现系统效率的大幅提升，而且通过减少外围器件、缩小被动器件尺寸实现系统体积和成本的压缩。

“清纯半导体等国内代表性企业的典型1200V产品系列核心参数全面对标国际一流水平，甚至在某些参数上或在可靠性方面可能更优。”公司以一年一代的速度快速迭代其SiC MOSFET产品。从第一代产品的比导通电阻（Rsp）为3.3 mΩ·cm²，发展到第二代产品达到2.8 mΩ·cm²，预计第三代产品将达到2.4 mΩ·cm²。1200V SiC MOSFET第二代产品的RDS(on)_25℃为14 mΩ，RDS(on)_175℃为23 mΩ，这些参数与国际领先企业的产品相当。成功开发的具有超低导通电阻的SiC MOSFET，其导通电阻为3.5 mΩ，尺寸为10×10平方毫米，这在国际上处于领先水平。

詹经理最后总结道:“SiC半导体产业的发展迅猛，国内在SiC材料、器件量产已进入内卷和洗牌快车道。”SiC功率器件在光储充的国产替代已经大批量应用，成功推进2~3年，规模持续扩大。“国产车规级SiC MOSFET技术与产能已对标国际水平，未来全面导入国产芯片是大势所趋。”由于竞争激烈和应用场景复杂，车规级SiC MOSFET可靠性标准逐年提高，这也将进一步推动设计和制造技术进步。“激烈的竞争促使国内SiC半导体产品价格快速下降、质量不断提高、产能持续扩大，主驱芯片国产替代已经起步，并将逐步上量，最终可能主导全球供应链。”

随着激光切割技术逐步应用于SiC领域，材料损耗小、加工时间短、产出良率高等综合优势明显。“激光切割技术成熟后有望成为替代金刚线切片的主流SiC衬底切割技术。”

詹经理的演讲让我们看到了SiC技术的发展不仅推动了新能源汽车行业的进步，也为全球半导体产业带来了新的机遇与挑战。“随着技术的不断成熟和成本的降低，SiC器件的广泛应用将为新能源汽车的未来发展提供更加坚实的基础。”我们有理由相信，在未来几年内，SiC技术将在新能源汽车领域发挥更加重要的作用，推动整个行业向更高效、更环保、更可持续的方向发展。