2022年SiC行业市场现状及发展趋势分析 SiC器件在新能源汽车应用中具有更大优势

电驱动及电控系统： 新能源汽车推动碳化硅黄金十年。新能源汽车系统架构中涉及到 SiC 应用的系统主要有 电机驱动器、车载充电器（OBC）/非车载充电桩和电源转换系统（车载 DC/DC）。 SiC 器件在新能源汽车应用中具有更大优势。IGBT 是双极型器件，在关断时存在拖尾电流，因此关断损耗大。MOSFET 是单极器件，不存在拖尾电流，SiC MOSFET 的导通电 阻、开关损耗大幅降低，整个功率器件具有高温、高效和高频特性，能够提高能源转换 效率。

电机驱动：电机驱动中使用 SiC 器件的优势在于提升控制器效率，提升功率密度和开关 频率，减少开关损耗以及简化电路散热系统，从而降低成本、大小，改善功率密度。丰 田的 SiC 控制器将电驱动控制器体积减小 80%。

电源转换：车载 DC/DC 变换器的作用是将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流 电，从而为动力推进、HVAC、车窗升降、内外照明、信息娱乐和一些传感器等不同系统 提供不同的电压。使用 SiC 器件可降低功率转换损耗并实现散热部件的小型化，从而减 小变压器体积。 充电模块：车载充电器和充电桩使用 SiC 器件，能够发挥其高频、高温和高压的优势， 采用 SiC MOSFET，能够显著提升车载/非车载充电机功率密度、减少开关损耗并改善热 管理。根据 Wolfspeed，汽车电池充电机采用 SiC MOSFET 在系统层面的 BOM 成本将降 低 15%；在 400V 系统相同充电速度下，SiC 充电量较硅材料可以翻倍。

特斯拉引领行业潮流，率先在逆变器上使用 SiC。特斯拉 Model 3 的电驱动主逆变器采 用意法半导体的全 SiC 功率模块，包含 650V SiC MOSFET，其衬底由科锐提供。目前特 斯拉仅在逆变器中引用了SiC材料，未来在车载充电器（OBC）、充电桩等都可以用到SiC。

大陆电动车龙头厂比亚迪汉四驱版是国内首款在电机控制器中使用自主研发SiC模块的 电动汽车。借助 SiC 的低开关及导通损耗及高工作结温特性，汉 EV 的 SiC 模块同功率情 况下体积较硅 IGBT 缩小一半以上，功率密度提升一倍。根据比亚迪，公司计划到 2023 年，在旗下所有电动车中用 SiC 功率半导体全面替代 IGBT。2020 年 12 月，比亚迪半导 体公布目前在规划自建 SiC 产线，预计 2021 年建成自有 SiC 产线。

多因素推动，SiC 大规模运用甜蜜点到来。尽管 SiC 功率器件在性能上有诸多优势，但 此前 SiC 的发展主要受到价格、晶圆质量、工艺技术等限制，没有被大规模使用。近两 年，起步较早的 Wolfspeed、Rohm、英飞凌等海外厂商不断进行产品迭代，产品性能、 质量持续提升；晶圆良率提升，尺寸升级，产能扩充，衬底价格快速下探，我们认为 SiC 器件广泛应用的甜蜜点已经到来。

Die Size 和成本是 SiC 技术产业化的核心变量。我们比较目前市场主流 1200V 硅基 IGBT 及 SiC 基 MOSFET，可以发现 SiC 基 MOSFET 产品较 Si 基产品能够大幅减少 Die Size，且表现性能更好。但是最大阻碍仍在于 Wafer Cost，根据 Yole 测算，单片成本 SiC 比 Si 基产品高出 7~8 倍。

SiC 电力电子器件价格进一步下降，与同类型 Si 器件价差缩小。根据 CASA，Mouser， 从公开报价来看，2020 年底 650V SiC SBD 均价为 1.58 元/A，同比下降 13.2%，与 Si 器件的价差约 3.8 倍；1200V SiC SBD 均价为 3.83 元/A，同比下降 8.6%，与 Si 器件的 差距约 4.5 倍。根据 CASA 调研，实际成交价低于公开报价，650V SiC SBD 实际成交价格约 0.7 元/A，1200V SiC SBD 价格约 1.2 元/A，约为公开报价的 60%-70%，同比则下 降了 20%-30%，实际成交价与 Si 器件价差已经缩小至 2-2.5 倍之间，已经达到了甜蜜 点。若考虑系统成本（周边的散热、基板等）和能耗等因素，SiC 产品已经具备一定竞争 力，随着产业链技术更加成熟和产能不断扩充，未来在下游新能源汽车、光伏逆变、消 费类电子等市场应用有望加速渗透。

车用 SiC 器件渗透率提升有望带来市场规模快速扩张。据 Yole 统计，新能源汽车是 SiC 功率器件下游最重要的应用市场，预计到 2024 年新能源车用 SiC 功率器件市场规模将 达到近 12 亿美元。2018 年国际上有 20 多家汽车厂商已经在车载充电机（OBC）中使用 SiC SBD 或 SiC MOSFET。目前以特斯拉 Model 3、比亚迪汉为代表的车型在逆变器中采 用 SiC 功率模块只是车用 SiC 器件的起步，未来随着 SiC 在车载充电器、DC/DC 转换以 及充电桩中渗透率提升，市场空间有望快速扩大。

仅考虑逆变器的使用，新能源车将消耗绝大部分 SiC 衬底产能；如果考虑车载 OBC、充 电桩、DC/DC 的 SiC 使用渗透提升，需求量将更大。从产能角度来看，以特斯拉 Model 3 为例估算，根据拆解图，主逆变器中有 24 个 SiC 模块，每个模块 2 个 SiC MOSFET， 共需要 48 颗芯片。一个 6 寸片面积约为 8.8 辆车所消耗的 SiC MOSFET 芯片面积，假设 10%边缘损耗和 60%良率，则单个 6 寸片足够供应约 4.7 辆车。Model 3/Y 2019 年交货 量 30 万辆，消耗 6.4 万片 SiC，约占当年全球产能 24%。尽管 SiC 产业链在快速扩产， 预计 2025 年产能为 2019 年的 10 倍，中期测算，仅考虑逆变器的搭载，新能源汽车将 占 SiC 衬底产能 50%。

根据 Yole 及科锐业务情况，科锐预计到 2024 年，其 SiC 晶圆可服务市场规模约 11 亿美 元，SiC 器件可服务市场规模达到 50 亿美元。

考虑降价因素 2025 年新能源汽车 SiC 需求中枢在 59~65 亿美元。我们假设 2025 年 全球新能源汽车出货量 1800 万~2000 万辆，考虑 SiC 晶圆随着技术成熟价格下降，假 设单价约 2000 美元/片，则预计到 2025 年新能源汽车仅逆变器 SiC 需求空间弹性中枢 在 59~65 亿美元。此外，新能源汽车 DC/DC、车载充电器系统及充电桩中 SiC 的应用将 进一步提升新能源车用 SiC 市场规模！

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）