产业丨国产碳化硅模块的突破和加速

据中国汽车工业协会统计数据显示，2022年新能源车产销量分别达705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%，市场占有率达25.6%。

集微咨询预计，到2025年，全球汽车（包含新能源汽车、油车及混合动力汽车）中的功率器件市场规模将达到160亿元。

Yole预计2027年全球碳化硅功率器件市场将增长62.97亿美元，CAGR达34％。

根据三安集成官网，估计到2025年，新能源汽车碳化硅功率器件用量约219万片6寸碳化硅晶圆。

近期罗姆预测，2023年开始，电机控制器中的碳化硅比率将会迅速上升，渗透率将会从2022年的9%增长到25%。

从应用情况来看，碳化硅功率半导体首先在高性能车型中取得应用，随着碳化硅器件的工艺升级，成本进一步下降后，将逐步渗透到B级车和部分A级轿车。

2021年特斯拉Model3的主逆变器率先采用24个碳化硅MOSFET功率模块，比亚迪也迅速跟进，在汉EV上搭载了自主研发的碳化硅功率模块。

目前，国内如比亚迪汉EV、蔚来ET7、小鹏G9、吉利Smart精灵#1等量产车型均有搭载碳化硅器件，这也加速了碳化硅功率模块在国内市场的发展。

吉利Smart精灵#1采用的是芯聚能模块，小鹏G9的碳化硅模块自2022年9月由斯达半导提供；比亚迪的模块自供。

Smart精灵#1、小鹏G9使用的是芯聚能、斯达半导等第三方碳化硅主驱动功率模块厂商的产品。

与此同时，下游需求还在以极高的速度增长，随着电动汽车逐步开始推广800V平台，需求量还将持续高涨。

2023年，随着产能的持续扩张，在终端产品上也会更多地看到碳化硅器件在电动汽车等领域上的应用，市场规模会迎来更大的增长。

在新能源车载模块，碳化硅器件主要应用于电机驱动系统逆变器、车载DC/DC、车载充电系统，助力整车提升加速度、降低系统成本、增加续航里程、实现轻量化。

车用充电桩方面，我国存在巨大市场缺口，截至2021H1车桩比仅为3.1：1，且快速直流充电桩不足半数。

因此需求端，充电问题造成里程焦虑阻碍了新能源车进一步普及，800V需求迫切；供给端，主流车厂加速布局800V平台及碳化硅模块。

随着电动汽车的市占率不断提高，碳化硅成本下降以及产能的持续爬升，未来无论是800V还是400V平台的电动汽车都会陆续应用到碳化硅。

2023年，将会是国内碳化硅产业进入汽车市场的一个关键节点，2025年前后就能见到国产碳化硅MOSFET在汽车上的大规模落地。

从市场占有率来看，碳化硅功率器件全球主要的市场份额主要掌握在STM、Wolfspeed、Rohm、Infineon、Onsemi等行业龙头手中，CR5达91%。

不过，国产厂商如士兰微、斯达、华润微、安世等已实现器件规模生产并在功率MOSFET、IGBT单管、IGBT模块等部分领域跻身全球前十。

根据CASAResearch数据显示，士兰微投资15亿元建设6英寸碳化硅功率器件芯片产线，计划产能达14.4万片/年，并计划投资建设年产720万块汽车级功率模块封装项目；

时代电气投资4.62亿元建设6英寸碳化硅功率器件芯片产线，计划产能达2.5万片/年；

斯达半导体投资2.29亿元建设车规级全碳化硅功率模组生产线和研发测试中心，计划产能达8万颗/年。

国星光电研究院基于碳化硅技术，全新推出NS62m碳化硅MOSFET功率模块产品，可应用于传统工控、储能逆变、UPS、充电桩、轨道交通和其他功率变换领域。

在车载充电器领域，碳化硅MOSFET的渗透率已很高。电机控制器将是近几年碳化硅MOSFET要更高速发展的关键因素。

目前虽然市场渗透率还不是很高，但是这个领域的市场规模巨大，已经成为碳化硅MOSFET最大的应用市场。

工业级碳化硅二极管模块、MOSFET模块以及混合模块得到快速推广应用，已经可以满足百千瓦级别以上光伏逆变器的应用需求。

在几家造车新势力高调推出搭载碳化硅芯片模组的主驱逆变器大功率平台电动汽车后，中国功率半导体上车进程开始进入白热化。

在器件，模块及电路领域，中国知识产权参与者之间的合作网络更加密集，尤其是研究机构和行业参与者之间。

近年来，中国专利申请主要来自于模块及电路领域，虽然此项活动从2015年才起步，却已经拥有超过800份发明。

2023年理想汽车最重要的工作是L7交付和纯电车型发布交付，并明确定位苏州碳化硅工厂主要是生产碳化硅功率模块。

苏州工厂将基于碳化硅来生产功率模块，这些模块是五合一系统一部分；这些模块对于产品竞争力有帮助，改善能耗。

今年1月，理想和三安宣布共同设立经营一家合资公司苏州斯科半导体，将主要从事碳化硅芯片和模块的研发。

相比于硅基集成电路产业链，碳化硅由于应用于功率半导体为主，对制程的需求很低，整个产业链自主化程度可以做到很高。

而在市场上，中国电动汽车产业在全球无疑处于领先地位，与此同时，中国还是最大的汽车市场以及汽车生产国。

而目前全球汽车产业正在从燃油车往电动汽车转移，电动汽车也正在从400V到800V的高压架构发展。

在一系列市场需求的转变下，碳化硅对电动汽车的能量利用效率、充电速度、电机功率等都带来巨大的提升。

这对于中国庞大的汽车产业来说，也是本土碳化硅行业发展并抢占市场份额的良机。

今年将会是国内碳化硅产业进入汽车市场的一个关键节点，2025年前后就能见到国产碳化硅MOSFET在汽车上的大规模落地。

部分资料参考：集微网：《国产碳化硅模块加速上车》，兴业证券：《多应用驱动供给缺口巨大，加速国产替代》，第一财经：《新能源车电驱追求小而美》，证券市场周刊：《碳化硅商业化进程加速》，中冀投资：《第三代半导体碳化硅产业链及市场应用研究》

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