近年來，中國新能源汽車市場發展非常快速。根據中汽協數據顯示，2023年，中國新能源汽車銷量達到了949.5萬輛，較去年同期成長37.9%，市佔率已達31.6%。預計2024年，中國新能源汽車銷量可能將達到1,200-1300萬輛，市佔率可能超過45%，同時將佔據全球新能源汽車總銷量的約60%。

特別是隨著新能源汽車對於能源轉換效率、充電效率、續航時間等方面的要求也越來越高，也推動了對於具有高功率密度、耐高溫、耐高壓、體積更小等諸多優勢的SiC功率矽元件需求的快速成長。

不過，在10月22日，由EEVIA主辦的第12屆中國硬科技產業鏈創新趨勢高峰會暨百家媒體論壇活動上，清純半導體(寧波)有限公司市場經理詹旭標則表示，隨著全球SiC材料產能的快速擴張，以及中國SiC裝置設計及製造技術發展快速，產能持續擴張，預計2026年全球碳化矽市場將會出現嚴重的產能過剩。但是中國廠商SiC技術的持續迭代，已經達到比肩國際一線廠商的水平，中國未來或將主導全球SiC半導體產業。

△清純半導體(寧波)有限公司市場經理詹旭標

碳化矽功率元件為新能源汽車帶來兩大關鍵優勢

碳化矽是一種由矽和碳組成的化合物半導體材料，具有寬帶隙、高電子遷移率、高熱導率和強電場擊穿強度等特點，是主要的第三代半導體材料。這些獨特的物理性質使得碳化矽元件在高溫度、高頻率、高電壓以及高功率應用中表現出比傳統矽元件更優異的性能。

具體來說，碳化矽元件可以在高達600°C的溫度下穩定工作，其電阻率幾乎保持不變(約0.03Ω·cm)，所以它不僅耐高溫，而且散熱性能也非常好。而傳統矽元件的工作溫度上限通常在150°C左右；碳化矽寬能隙特性使其具有更低的導通和開關損耗，從而提高了能源轉換效率；碳化矽的高電子遷移率使得裝置能在高頻應用中表現出低損耗和高速度的特性；碳化矽元件還能夠承受比矽元件更高的電壓，可靠性更高，並且有助於減小元件尺寸和系統成本。

在詹旭標看來，SiC功率元件為新能源汽車帶來了兩大關鍵好處：

1.提升新能源車的續航力。得益於SiC MOSFET低導通電阻、低開關損耗的特點，新能源汽車馬達控制器可望實現70%的損耗下降，進而增加約5%行駛里程。

2.解決了新能源汽車的補能焦慮問題。目前整個新能源汽車產業都是透過提升充電的功率來解決這一部分的問題，單充電槍功率正朝著超過350KW方向演進。預計到2025年，可以體驗到15分鐘充滿80%的電能。

得益於SiC功率元件為新能源汽車帶來的諸多優勢，SiC主驅乘用車型正逐年快速增加。根據公開數據顯示，2023年採用SiC主輪驅動的新款乘用車型已達45款，而在2017年，全球僅有特斯拉的一款車型有採用SiC裝置。從累積數據來看，到2023年，採用SiC裝置的國產車型合計已經達到了142款，其中乘用車76款。

從整個SiC功率裝置市場規模來看，根據市場研究機構的Yole Intelligence在Power SiC 2022報告中提供的數據顯示：SiC功率元件市場預計將持續成長，2021年至2027年的複合年增長率將超過30 %，2027年將超過60億美元，預計汽車市場將佔該市場的80%左右。相當於整個新能源汽車採用SiC功率元件的市場是完全被打開了。目前，主驅動應用的主流裝置還是以1200V SiC MOSFET為主。當然，400V的平台目前也是採用750V的SiC在做一些替代。

除了新能源汽車之外，充電樁市場也是對於SiC功率元件需求非常旺盛的市場。根據統計，2024年整個充電樁所需的SiC功率裝置市場規模已達25億元。目前我國整體的汽車充電樁保有量約在900-1000萬左右。如果按照2030年的整個規劃，整個汽車保有量要達到6000萬輛，同時車樁比達到1：1，相當於在未來4-5年我們大概還要增加5000萬個充電樁。依照目前的設計，充電模組已經開始使用SiC，並且在DC-DC包含PFC應用，用的數量至少是8個以上，所以整個市場需求規模是非常巨大的。

國外廠商壟斷近92%的SiC功率元件市場

從目前SiC功率元件市場格局來看，目前主要是由國產廠商所壟斷。根據TrendForce數據顯示，在2023年全球碳化矽功率裝置市場，意法半導體（ST）以32.6%市佔率位居第一，安森美（onsemi）則由2022年的第四名躍居第二名，市佔率為23.6%。緊接在後的則是英飛凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、羅姆半導體（ROHM，8%）。這前五大國外SiC功率元件供應商約佔整個市場營收的91.9%。

據詹旭標透露，現在國內整個SiC產業鏈是比較分散的，雖然可能在襯底或者外延部分現在已經形成了一些規模，但是在SiC功率器件，特別是車規級SiC功率器件這一塊，目前國產SiC MOSFET出貨銷售額基本上是在幾千萬的水平，比較國外的巨頭，出貨量及銷售額差距是非常大的。

另外，從這些頭部的SiC功率元件廠商的產能規劃來看，目前他們都在持續擴大SiC的產能。例如Wolfspeed計劃投入65億美元來擴大SiC產能；羅姆計劃投資37億美元擴產；安森美計劃投資20億美元擴產；英飛凌的目前規劃的總投資也是達到了50億歐元；ST與中國三安集團合作，計畫投資約200億元擴產；博世計畫投資15億美元擴產。顯然，國外這些SiC裝置巨頭擴產的投資規模都很大。

SiC即將進入產能過剩階段

相較於國際巨頭的巨資擴產，中國國內SiC廠商的投入也持續擴大。根據現有數據統計，目前國產的SiC的產能規劃投資總計約1,000億元。不過，目前中國SiC產能投資過於分散，頭部企業也不夠強。

從具體的國產SiC基板規劃產能來看，根據預測，到2026年，國內整個SiC基板的產能規劃大概是468萬片/年（折合6吋晶圓）。如果這460萬片SiC襯底產能都能夠順利進行量產，屆時它將能滿足大約3000萬輛新能源汽車的需求。

根據中汽協數據顯示，2023年，中國新能源汽車產量為958.7萬輛，年增35.8%；銷量達到了949.5萬輛，年增37.9%；而Rho Motion的最新調查數據顯示，2024年初至9月底，全球共賣出1,150萬輛電動車，中國市場銷量高達720萬輛，年增率達35%，在全球當中的佔比約63%。

詹旭標表示，以目前的一些預測數據來看，樂觀預期的話，到2026年，中國新能源車的產量大約會成長到2,800萬~2,900萬。屆時國產SiC基板的產能將可滿足約3,000萬輛新能源汽車的需求，疊加海外SiC產能大幅成長，屆時全球SiC產業將會進入內捲、產能過剩的階段。

隨著全球SiC材料的產能快速擴展，目前中國SiC裝置設計跟製造也相應地得到快速的發展，產能也持續在擴展。除了在主驅動上的應用，目前在光伏、儲能包括充電模組，這些市場競爭都是非常激烈的，並且由於整個市場的激烈競爭或產能過剩導致主流裝置的價格也是快速下降。

例如，2023年9月到2024年4月份，市場熱賣的1200V/40mΩ的SiC功率元件的平均價格，已經從35元跌到了23元，下降幅度達到35%。且比較矽基IGBT價格，目前大概是1.5-2倍。根據預測，如果SiC的價格達到同類矽基功率裝置1.5-2倍價格區間，整個市場將發生巨大的變革，SiC的滲透率將會快速成長。

如果以Yole數據，2024年全球功率半導體市場規模大概是500億美元，那麼兩三年後，SiC功率元件的價格下降到矽基功率元件1.2倍-1.5倍，那麼這500億美元會不會全部都是SiC的呢市場？畢竟SiC功率元件對比矽基功率元件擁有高頻率、高功率密度、低損耗等諸多優勢。

「從長遠來看，只有提高SiC企業的競爭力，透過技術迭代來實現整個技術降本增效，這是SiC企業賴以生存的唯一途徑。」詹旭標總結說。

國產SiC裝置技術水準與國外差距迅速縮小

隨著整個新能源汽車主驅以及光伏、儲能、充電充產業的快速發展，目前整個國內SiC產業鏈也已經日趨完善。從材料到輔材、到襯底、外延、加工設備，包括設計、代工，現在基本上都是非常完善的，每個細分行業，都有了非常典型的代表廠商。

在詹旭標看來，國產SiC裝置技術水準跟國際的頭部企業，整個差距已經非常小的。 “我個人認為，目前是沒有很大差距的。如果要說有差距，這個差距肯定是可以接受的差距。”

那目前主流SiC MOSFET技術大概是什麼樣的水準呢？

詹旭標將主流的兩種設計方案大致做了一個分類：

第一類，是平面閘極結構的裝置，代表廠商有Wolfspeed、ST、onsemi。平面閘極結構的MOSFET目前也是在國內或在汽車領域包括光伏儲能，它的出貨量是最大的，而且它的可靠性目前也是最好的，而且製程是非常成熟的。

第二類是溝槽閘極，主要以羅姆、英飛凌、博世等廠商為代表。溝槽閘極跟平面閘極各有優缺點，平面閘門整個製程成熟，它在高溫下導通電阻是相對比較低的；而溝槽閘極會有比較低的Rsp，即比導通電阻比較低，但它在高溫下的熱性能沒有平面柵極結構的參數這麼好。

從近十年來國際主流SiC廠商的技術迭代路線來看，相當於每過3-6年的區間，國際廠商會迭代一次，每次迭代大概下降20%-25%的Rsp水準。主流的SiC尤其是國外的技術水平，例如1200V SiC的Rsp大概可以達到2.3~2.8mΩ。目前國內1200V SiC MOSFET Rsp可能在2.8~3.3 mΩ，差距正快速縮小。

詹旭標也以清純半導體為例，並與ST、羅姆等頭部的SiC功率元件廠商進行了比較。

目前清純半導體基本上是以1年1代新產品的節奏快速迭代。從其第一代SiC MOSFET產品Rsp是在3.3mΩ･cm2左右，到2023年發布的第二代產品已經達到了2.8mΩ･cm2。相較之下，2022年ST 1200V的MOSFET Rsp也是2.8mΩ･cm2。今年清純半導體將會發表第三產品，整個Rsp可以做到2.4mΩ･cm2，將跟國際巨頭目前的最新的產品做到幾乎打平。

此外，清純半導體針對主驅動領域有推出較多的產品，例如有24平方毫米、25平方毫米、27平方毫米、30平方毫米尺寸的產品，但主流的包括國外廠家針對主驅動的晶片也是比較少的。

「當時我們是秉著一個比較卷的態度，跟行業去做對標。我們1200V產品系列的核心參數，完全對標國際一流水平，並且在某些參數上或在可靠性方面可能會比他們更好。是非常有意義。每一個器件的良率。

詹旭標也以國際頭部企業目前在新能源汽車裡面用得最多、最成熟的裝置與清純半導體的產品在相同的驅動、相同的參數、相同的板子上做一個詳細的做了1：1的對比。結果顯示，清純半導體的產品串擾抑制能力（串擾可能導致直通現象，或會增加整個損耗）已領先國際級水準。

詹旭標指出：「在相同的dv/dt條件下，我們整個參數包括動態參數表現也更優。這也是允許我們可以在同樣的參數下，降低開關損耗。對比競品，我們大概能降低35%- 40%的開關損耗，同時提升產品的效率。

另外，對於SiC功率元件來說，主要應用於工業級和車規級市場，因此客戶對於產品可靠性的要求非常高。目前業界都是已經依照車規等級的標準做了一些更嚴格的測試，尤其是在主驅動方面的應用。

對此，清純半導體也對其產品做了非常全面且嚴苛的可靠性測試，實現了新能源汽車級工業應用400萬顆MOSFET零失效的優異成績。

小結：

隨著SiC市場競爭越來越激烈，以及產能即將進入過剩的階段，國產廠商要想勝出就必須想辦法降低成本和提高產品的性能。

對於材料來說，一方面可以向更大尺寸的SiC材料發展，例如目前主要6英寸的SiC襯底，但頭部的製造商已經進入了8英寸，尺寸越大，可以製造的裝置就越多，可以攤薄成本。另一方面就是提升良率，降低SiC基板的缺陷率。另外也可以向外延製備方向發展。

對裝置來說，主要就是往比導通電阻越來越低的水平去設計，同時在可靠性或穩健性方面向矽基IGBT的水準對齊。針對製程方面，溝道遷移率的問題可以進行更多的研究。

從市場端來看，目前國內在SiC材料、裝置量產已開始進入內捲和洗牌快車道。

SiC功率裝置在光儲充的國產替代已經大批量應用，成功推進2-3年，規模持續擴大，部分企業已率先完成100%國產替代。

雖然國產車規級SiC MOSFET技術與產能已對標國際水平，但由於各種原因，SiC MOSFET在乘用車主驅應用目前仍依賴進口，但預計未來2~3年後局面肯定會有大幅改善。不過，由於競爭激烈和應用場景複雜，車規級SiC MOSFET可靠性標準逐年提高，這也將進一步推動設計和製造技術進步。因此，在這塊國產需要持續跟上。

此外，激烈的市場競爭將促使國內SiC半導體產品價格快速下降、品質不斷提高、產能持續擴大，主驅晶片國產替代已經起步，並將逐步上量，最終可望主導全球供應鏈。

“在完成SiC半導體技術創新及市場教育後，國際競爭焦點逐步從技術研發轉移到大規模量產。依托巨大的應用市場和高效產能提升，中國在不久的將來有可能主導全球SiC半導體產業。”詹旭標總結說。