新能源汽車驅(qū)動“碳化硅”需求持續(xù)擴(kuò)張

當(dāng)前，中國龐大的新能源汽車市場正帶動功率半導(dǎo)體走向爆發(fā)。

所謂功率半導(dǎo)體，就是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。但凡電子設(shè)備中涉及到電流、電壓控制，都要用到功率半導(dǎo)體。

功率半導(dǎo)體市場水漲船高

新能源汽車和傳統(tǒng)燃油車的核心區(qū)別之一，就是需要一個高電壓平臺來驅(qū)動大功率電機(jī)，但汽車內(nèi)部如音箱、收音機(jī)、雨刮器等低負(fù)載電器，不能直接用高壓系統(tǒng)直接供電。這就導(dǎo)致新能源汽車的電路中，存在大量需要轉(zhuǎn)換電壓環(huán)節(jié)，功率半導(dǎo)體的用量因此大幅增加。

據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategy Analytics數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車的功率半導(dǎo)體占總成本比重約為21%，但針對純電動汽車，該數(shù)字激增到55%。隨著國內(nèi)新能源汽車滲透率提升，功率半導(dǎo)體市場也水漲船高。

近幾年來，全球功率半導(dǎo)體出貨量持續(xù)上升，在2020年受疫情影響，經(jīng)歷了短暫停滯后，又在2021年銷售規(guī)模又迅速回升。

在資本市場，功率半導(dǎo)體也成為日趨火熱的領(lǐng)域。

2021年，功率半導(dǎo)體行業(yè)受資本青睞度陡增，融資熱度高漲，共發(fā)生融資事件15起。2022年上半年，中國功率半導(dǎo)體行業(yè)融資熱情依舊，1-5月，融資事件達(dá)到9起。

作為實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以預(yù)見，短期內(nèi)，新能源汽車熱度不僅不會消退，還會越發(fā)高漲，而功率半導(dǎo)體的景氣也將會持續(xù)。

新能源汽車市場對“碳化硅”需求巨大

以半導(dǎo)體材料區(qū)別，行業(yè)一般將半導(dǎo)體分為三代：第一代半導(dǎo)體是目前廣泛使用的高純度硅，第二代化合物半導(dǎo)體材料包括砷化鎵、磷化銦，第三代化合物半導(dǎo)體材料以碳化硅、氮化鎵為代表。

碳化硅是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料，碳化硅功率器件以其優(yōu)異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求。因此，該材料在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。

根據(jù)Cree公司(半導(dǎo)體制造商)測算，將純電動車的逆變器中的功率組件改成碳化硅器件時，由于電能轉(zhuǎn)換效率提高、電能利用效率提高、無效熱耗減少，整車功耗可減少約5%到10%。

一直以來，特斯拉在成本控制上都極為謹(jǐn)慎，如采用模塊化平臺、車體壓鑄一體成型、電池包優(yōu)化設(shè)計、放棄激光雷達(dá)等各種生產(chǎn)手段，都在盡可能壓縮生產(chǎn)成本。

但如此“摳門”的特斯拉，為提升汽車的續(xù)航能力，愿意為碳化硅芯片花費(fèi)重金，可見碳化硅的性能是不可替代。

知名半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)Yole也在最新報告中也專門提到，比亞迪的“漢”系列電動車和現(xiàn)代的Ioniq-5電動汽車，因?yàn)榇钶d了高性能碳化硅模塊而獲得了快充功能，這是兩款車型銷量持續(xù)走高的原因之一。

電動汽車的熱銷也帶動了碳化硅的快速增長。

知名半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)Yole的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模為5.4億美元;2020年增長到7.1億美元，增長率達(dá)31%;2021年的規(guī)模更是增長41%，突破了10億美元。

而10億美元似乎僅僅只是個開始。有人測算，如果將特斯拉汽車上搭載的功率器件全部換成碳化硅器件，那單車使用量就將達(dá)到半片6寸晶圓。

2021年，全球生產(chǎn)的碳化硅晶圓只有40-60萬片，結(jié)合業(yè)內(nèi)良率平均約50%估算，有效產(chǎn)能僅20-30萬片。當(dāng)前碳化硅晶圓的產(chǎn)能甚至無法滿足一家車企的需求。

隨著新能源汽車電、充電樁、光伏逆變器等行業(yè)要向高壓發(fā)展，行業(yè)將迎來眾多發(fā)展機(jī)會。

目前，各研究機(jī)構(gòu)對此均持樂觀態(tài)度。Yole預(yù)測，到2027年，碳化硅功率器件市場預(yù)計將超過60億美元;有國內(nèi)行業(yè)資深專家測算，至2030年前后，6英寸碳化硅市場需求量將達(dá)到1000萬片以上。

總之，隨著以中國為代表的新能源汽車市場快速發(fā)展，將進(jìn)一步帶動以碳化硅功率器件為代表的一大批產(chǎn)品快速起量。

目前，碳化硅受限于良率及技術(shù)影響，國內(nèi)供需仍存缺口，有效產(chǎn)能不足。從市場應(yīng)用現(xiàn)狀來看，行業(yè)仍處于發(fā)展的早期階段，相關(guān)技術(shù)選型、工藝路線、客戶綁定以及終端汽車格局等遠(yuǎn)未定型，國內(nèi)企業(yè)存在巨大的發(fā)展空間。

伴隨國家雙碳戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)鏈下游的新能源汽車、光伏行業(yè)需求旺盛，碳化硅滲透率有望快速提升。