碳化硅（SiC）是一種應(yīng)用十分普遍的人造材料，因具有高硬度,、耐高溫,、耐磨,、耐熱震、耐腐蝕,、良好導(dǎo)電性,、導(dǎo)熱性和吸收電磁波等特殊性能，除用作磨料外,，在冶金,、化工、陶瓷,、航空航天等各工業(yè)部門均有廣泛應(yīng)用,。碳化硅在新能源汽車上的應(yīng)用主要有充電模塊,、車載充電機、壓縮機,、變換器,、電機驅(qū)動等部件。

    在新能源汽車中,，功率器件是電驅(qū)動系統(tǒng)的主要組成部分,，對其效率、功率密度和可靠性起著主導(dǎo)作用,。目前,，新能源汽車電驅(qū)動部分主要就硅基功率器件組成。隨著電動汽車的發(fā)展,，對電驅(qū)動的小型化和輕量化提出了更高的要求,。

    新能源汽車用功率器件需求量大

    功率器件產(chǎn)品中，MOSFET和IGBT是汽車電子的核心,。MOSFET產(chǎn)品是功率器件市場應(yīng)用最多的產(chǎn)品,，占功率半導(dǎo)體分立器件市場的35．4％；IGBT是功率器件中增長最為迅速的產(chǎn)品,，占總市場的25％,，其作為新能源汽車必不可少的半導(dǎo)體器件，下游需求相當(dāng)強勁,。

    相比于傳統(tǒng)燃油車,，新能源汽車功率器件使用量更大。據(jù)分析,，在傳統(tǒng)內(nèi)燃機車上,，功率半導(dǎo)體裝機價值為71美元，占據(jù)車用半導(dǎo)體總價值的21％,；而對于混合動力車,，則在傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車基礎(chǔ)上新增的功率半導(dǎo)體價值為354美元，占據(jù)新增總價值的76％,；在純電動車上,，功率半導(dǎo)體價值為387美元，占據(jù)車用半導(dǎo)體總價值的55％,。

    新能源汽車的銷量迅速增長,，下游市場需求可觀。在2007年,，國內(nèi)新能源汽車的總生產(chǎn)量為2179輛,，而在2017年，國內(nèi)生產(chǎn)量已經(jīng)達到了819991輛，年復(fù)合增長率達到了驚人的93％,，且同比增長均穩(wěn)定在50％以上,。而新能源汽車銷量則從2011年的15736輛增長到了2018年的6185699萬輛，增長了392倍,。

    充電樁是新能源汽車必不可少的配套設(shè)備,，充電樁用功率器件主要是MOSFET芯片和IGBT芯片。據(jù)悉,，到2020年國內(nèi)充換電站數(shù)量將達到1．2萬個,，充電樁達到450萬個。

    SiC晶圓供不應(yīng)求,，國際大廠紛紛加碼

    火爆的市場需求驅(qū)動著SiC晶圓廠商紛紛加碼,。2019年年初，科銳（Cree）剝離照明業(yè)務(wù),，專注于化合物半導(dǎo)體射頻和功率應(yīng)用市場,，以滿足5G通信和新能源汽車的市場需求，同年宣布斥資10億美元,，擴大碳化硅產(chǎn)能,。 近年來，日本昭和電工已三度進行了碳化硅晶圓的擴產(chǎn),，羅姆也宣布在2026年3月以前投資600億日圓（約5．6億美元）,，讓SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)能提高16倍。德國X－Fab,、臺灣環(huán)球晶,、嘉晶、漢磊也都斥資新建碳化硅生產(chǎn)線,。

    為了強化關(guān)鍵半導(dǎo)體材料的自制率,，2019年ST完成了對瑞典SiC晶圓制造商Norstel的整體收購，SK Siltron也宣布,，以4．5億美元收購美國杜邦的碳化硅晶圓業(yè)務(wù),。

    值得一提的是,，由于SiC的技術(shù),、資金門檻都很高，且目前單晶生長緩慢,、品質(zhì)不夠穩(wěn)定,，導(dǎo)致生產(chǎn)出的SiC晶圓良率不高、成本相對高,，新入局的SiC晶圓廠商普遍處于虧損狀態(tài),。

    美國、日本,、歐洲在SiC領(lǐng)域起步早,，6英寸碳化硅襯底已經(jīng)量產(chǎn),，8英寸已研制成功，僅Cree一家便占據(jù)了SiC襯底市場約40％份額,。

    據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示,，國內(nèi)SiC襯底廠商主要天科合達、河北同光,、山東天岳,、中科節(jié)能等，產(chǎn)品以4英寸為主,，6英寸尚處在攻關(guān)階段,，質(zhì)量相對薄弱。在外延方面,，國內(nèi)廠商主要有東莞天域,、瀚天天成等，部分公司已能提供4,、6英寸碳化硅外延片,，針對1700V及以下的器件用的外延片已比較成熟，但對于高質(zhì)量厚外延的量產(chǎn)技術(shù)主要還是國外的Cree,、昭和電工等少數(shù)企業(yè)具備,。

    國產(chǎn)功率半導(dǎo)體突破曙光初現(xiàn)

    IGBT是新能源汽車電機控制系統(tǒng)和充電樁的核心器件，新能源汽車市場的增長必將帶動功率半導(dǎo)體的發(fā)展,。我國雖是全球最大的半導(dǎo)體消費國,，半導(dǎo)體市場需求占全球市場約40％，但各類半導(dǎo)體器件和芯片的國產(chǎn)率卻很低,。

    大陸地區(qū)功率半導(dǎo)體企業(yè)的產(chǎn)品主要集中在中低端領(lǐng)域,，各類功率半導(dǎo)體器件和功率IC的國產(chǎn)化率不足50％，進口可替代空間巨大,。目前國內(nèi)在主流的第三代半導(dǎo)體材料為碳化硅與氮化硅領(lǐng)域積極布局,，前者多用于高壓場合如智能電網(wǎng)、軌道交通等,；后者則在高頻領(lǐng)域如5G通信領(lǐng)域有更大的應(yīng)用,。

    在碳化硅方面，國內(nèi)公司已經(jīng)逐步形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,，可以生產(chǎn)新一代的碳化硅功率半導(dǎo)體,；在氮化鎵材料方面，國際市場也處于起步研究階段,，市場格局尚不明朗,，但國內(nèi)諸多高等院校、研究機構(gòu)、公司廠商已經(jīng)進行了大量研究,，擁有諸多的專利技術(shù),。

    根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，截止2018年底,，全球氮化鎵專利擁有數(shù)量最多的是科瑞,、東芝這些國際廠商，但中國企業(yè)也已占據(jù)一席之地,。