蔚来：悄然潜入碳化硅技术应用牌局 |聚焦

继比亚迪之后，国内又一家汽车商加入SiC（碳化硅）技术落地应用阵营。

6月22日，蔚来汽车低调宣发其应用SiC技术的电驱系统C样件。这套系统将搭载在2022年交付的纯电动（EV）轿车蔚来ET7车型上。

华尔街见闻从知情人士处获悉，蔚来这套电驱系统中的SiC功率器件，有部分来自三安光电。但此消息未能得到蔚来汽车和三安光电的直接确认。

6月23日，湖南三安碳化硅生产基地正式点亮投产。这个基地最大的亮点在于这是集衬底材料、外延生长、晶圆制造及封装测试等环节在内的国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链。

最近一个月以来（5月25日-6月24日），A股第三代半导体板块指数涨幅超过30%，市场一片火热。国内该领域行业格局怎样？整体技术水平和国外相比，差距多大？短板在哪里？

蔚来：SiC技术应用新玩家

6月22日，南京。

蔚来汽车低调下线了其首台碳化硅电驱系统C样件，有小批量生产，主要用于工艺和生产试验验证。华尔街见闻获悉，将于2022年交付的蔚来首款纯电动（EV）轿车ET7，将搭载碳化硅电驱系统。

蔚来汽车的这套电驱系统属于其第二代电驱动平台，应用了SiC功率器件模块。这是国内继比亚迪之后，又一家将SiC技术应用于其量产车型功率器件零部件的车商，而特斯拉最早在电驱系统中应用该项技术。

比亚迪·汉纯电动高性能四驱版本是国内首款采用SiC技术的车型。到2023年，比亚迪电动车将实现SiC车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代。

对于新一代大功率电动汽车，其电力驱动系统的功率器件需要从传统工业级进入到新一代材料的全新汽车工业级，也称车规级功率器件。

此谓之何？

品利基金投资经理陈启对华尔街见闻说，“所谓车规级，用通俗的话来说，就是车规级功率器件要达到‘航空级品质，民用级价格’”。

若要从技术上加以量化，可参考美国能源局在2020年为HEV（混合动力汽车）制定的标准：电力电子（功率半导体）设备的功率密度要超过14.1kW/kg，体积小于13.4kW/kg，效率超过98%，价格低于3.3美元/kW。

这对电力电子器件的拓扑性能、控制策略、系统集成和封测等提出了全新要求。

就材料性能而言，SiC绝缘击穿场强是Si（硅）的10 倍，这就意味着其外延层厚底是Si的1/10，带隙和导热系数约为Si的3倍，因此体积远比Si基元器件为小而工作性能更强。

因在器件制作时可在较宽范围内控制必要的P型和N型（两者结合可成单结半导体元器件），并能在高温和高压等严苛工作环境下工作，而同时还能得到更高的能源转换效率，因此SiC被认为是一种能超越Si基物理性能极限的功率器件材料，故在新能源领域中具有相比Si基器件更好的性价比。

SiC功率器件主要由肖特基二极管（SBD/JBS）和MOSFET和IGBT组成。SiC器件技术环节包括衬底（材料）、外延（晶体）、制造（晶圆）和封测（器件）；在其制造成本结构中，SiC衬底成本约占比47%，SiC外延成本占比约23%，两者合计高达70%。

电动车辆由电动机驱动器驱动，传统上使用Si基功率器件。如用SiC基替代原来的Si基功率器件，则驱动器能效损耗可降低80%。这就意味着，在同等的续航里程内，能使用体积更小的电池，其成本也会相应降低。

三安可能提供哪类产品

蔚来碳化硅电驱系统的SiC功率器件供应商为美国Cree（科锐）。华尔街见闻从供应链获悉，除了Cree，三安光电也是蔚来此系统的同类供应商。但是，蔚来汽车和三安光电均未向华尔街见闻直接确认此项消息。

目前还不清楚三安光电供应蔚来汽车SiC功率器件的产品类型。

在新能源汽车系统架构中，涉及功率半导体应用的组件包括电驱系统（逆变器：用于驱动和控制电机）、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（DC/DC）和非车载充电桩，每个环节都需要远较燃油车更多的功率半导体，以实现对电流电压的有效控制。

或许可以看看三安光电的SiC技术能力和量产情况。6月23日，位于湖南长沙的三安碳化硅生产基地正式点亮投产。

三安光电副董事长、总经理林科闯在当天的致辞中表示，湖南三安半导体的业务涵盖衬底材料、外延生长、晶圆制造及封装测试等环节，打造了国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，具规模化生产成本优势。

华尔街见闻获悉，长沙三安光电第三代半导体项目主要包括用于研发、生产及销售6英寸SiC导电衬底、4吋半绝缘衬底、SiC二极管外延和MOSFET外延、SiC二极管外延芯片、SiC MOSFET芯片、SiC器件封装二极管和SiC器件封装MOSFET。

因此从三安光电长沙项目上述SiC功率器件技术和产品构成看，其供应SiC-SBD和SiC MOSFET都有可能。

当前受国内碳化硅器件技术水平相对较低之限制，国内企业更集中于SiC基二极管及中低压器件等低端领域，在对器件性能和可靠性要求较高的高端产品市场渗透率相对较低。

但在SiC-SBD产品类型方面，国内渐与国际技术水平（耐压水平1200V）拉平。

比如，泰科天润建成了国内首条SiC器件产线，能批量生产覆盖600V-3300V的SiC-SBD；华润微（688396）也在2020年发布了其第一代SiC工业级肖特基二极管（650V和1200V）；三安光电的SiC-SBD电压区间是650V-1700V。

目前，新能源汽车电驱逆变器一般会混用Si基IGBT和SiC-SBD。业内预计在2023年能实现纯SiC的逆变器，但大概率仍限于在高端价位的车型中量产。

2017年12月，Rohm（罗姆）为VENTURI车队的用车逆变器提供了纯SiC功率模块，带来的效果是逆变器尺寸缩小43%，重量减轻6kg。

另据天科合达（已终止科创板上市计划）招股说明书透露，特斯拉Model3车型采用以24个SiC MOSFET为功率模块的逆变器，是全球首家在主逆变器中集成全部SiC功率器件的汽车商。

蔚来ET7（轿车）的价格区间为44.80-52.60万元（补贴前），属于豪车定位，对标宝马7系（顶级豪华轿车），百公里加速时间3.9s。

因此，或许可以这么推测，蔚来汽车的这套碳化硅电驱系统样品，其采用了Cree的SiC MOSFET和三安光电的SiC功率二极管。

6月24日，华尔街见闻以投资者名义向三安光电董秘李雪炭询问三安光电长沙SiC项目的产品情况，得到的回复是：公司碳化硅产品主要为高功率密度SiC功率二极管及MOSFET器件。

据李雪炭透露，三安湖南项目SiC功率二极管开拓客户182家，送样客户92家，转量产客户35家，超过30种产品已进入批量量产阶段。但李雪炭没有提及SiC MOSFET的客户数量。

另据华尔街见闻从供应链获悉，三安光电SiC功率二极管有2款产品通过车规级认证，送样客户有4家。

国内短板和产业格局

最近资本市场第三代半导体概念股大火，而这也已不是第一次。

A股第三代半导体板块指数（885908）从5月25日至6月24日，板块整体涨幅达到31.56%，多家该行业公司股价暴涨。

比如，研发SiC衬底生产用的单晶生长设备“硅长晶炉”的露笑科技（002617），在最近一个月内股价涨幅超70%；于2020年实现SiC功率二极管（650V/1200V全系）小批量生产的扬杰科技（300373）同期涨幅38.89%；三安光电（600703）同期涨幅33.28%。

SiC功率器件除了广泛用于光伏逆变器、工业电源和充电桩市场，最重要的是受新能源汽车厂商近期加速导入刺激，致使SiC功率元器件用量激增，继而影响SiC衬底和外延片需求量同步暴涨，而这两部分材料占比合计也高达70%。

其中，SiC衬底成本占比最高（43%）。技术难度虽次于外延环节但也相当高，如切片和研磨，难度极高。该环节中国总体技术水平落后国外3-4年，所幸代际差已缩小至半代。

Yole报告称，预计到2024年，全球车规级SiC功率器件市场空间可达19.3亿美元，对应2018-2024年复合增速为29%。2017-2023年SiC功率器件应用复合增长率为27%，其中电动和混动汽车的复合增长率为81%，充电桩/充电站的复合增长率为58%。

目前，中国主要从国外巨头如Cree（科锐）、Rohm（罗姆）和II-VI（高意）买入SiC衬底。

中国国内该环节技术有较高水平（进入工程化准备和小批量生产）的厂商主要包括山东天岳、天科合达（2020年10月终止科创板IPO）、同光晶体、中电科2所、三安集成（三安光电子公司）、中科节能和山西烁科等。

其中，山东天岳已于5月31日提交科创板IPO。公司拟募集资金20亿元，扣除发行费用后将投资于SiC半导体材料项目。

山东天岳是国内SiC龙头，据称已掌握SiC半导体材料产业化核心关键技术，为全球第四家可批量供应4H-SiC衬底产品的企业。山东天岳在半绝缘型SiC衬底（用于5G基站和射频芯片）领域已进入行业第一梯队，直接与国外巨头竞争。

2020年，山东天岳市场占有率较上年增长12个百分点，位列世界前三。

在SiC外延片生产环节，中国国内厂商主要有瀚天天成、国民天成（国民科技子公司）、中电科13所/55所、东莞天域和世纪金光。

其中，瀚天天成已拥有3英寸、4英寸和6英寸SiC外延晶片产线，能满足600V、1200V和1700V SiC功率器件制作需求，是中国首家能提供商业化6英寸SiC外延片的厂商。

总体来说，中国国内在SiC衬底和外延片领域，存在的问题主要是技术相对落后，产能太低，市占率太小。

全球SiC外延片市场美国Cree、DowCorning和II-VI三家公司占比就达到近80%的份额；在SiC衬底市场，美国Cree和II-VI、日本昭和电工合计市占率超过75%。

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