碳化硅上车攻坚战:千亿市场争夺下的国产替代机遇与破局路径
2025-03-20


一、投资热潮印证产业风口:碳化硅车规级市场爆发前夜

1. 十年资本布局图谱
  • 2012-2019年:国内累计落地26个碳化硅项目,总投资超120亿元,聚焦衬底材料研发;

  • 2020年爆发期:32个新项目集中启动,投资额突破560亿元,器件封装产线占比提升至45%;

  • 2021年产能竞赛:12个重大项目签约,涉及8英寸晶圆产线建设,单笔最高投资达300亿元(三安光电长沙基地)。

2. 车规级市场价值锚点
  • 认证壁垒:消费级→工业级→车规级认证周期从6个月延长至3-5年,可靠性测试标准提升10倍;

  • 市场规模:2030年车用碳化硅功率器件市场规模预计达500亿美元,占第三代半导体总份额的62%。



二、技术突围战:碳化硅VS硅基器件的三大主战场

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1. 主逆变器:续航里程决胜点
  • 性能优势:特斯拉Model 3全SiC模块实现续航提升10%,充电效率优化30%;

  • 成本挑战:SiC逆变器单价仍为硅基方案的2.5倍(2023年数据)。

2. 车载充电机(OBC):渗透率超车先锋
  • 技术替代进度:比亚迪汉、蔚来ET7等30+车型实现SiC OBC量产,成本差距收窄至1.8倍;

  • 供应链动态:英飞凌与上汽成立联合实验室,开发定制化OBC解决方案。

3. DC-DC转换器:系统集成化突破口
  • 模块化设计:安森美推出集成SiC MOSFET的ALL-in-One方案,体积缩小40%;

  • 国产进展:斯达半导发布车规级DC-DC模块,通过AEC-Q101认证。



三、供应链攻坚战:突破车规认证的三大战略要地

1. 晶圆流片技术攻坚
  • 三代半晶圆流片良率

    • 6英寸SiC晶圆流片良率突破75%(2023年行业均值);

    • 8英寸产线量产良率仍低于50%,长晶速度需提升至2mm/h以上。

  • 车规芯片流片标准

    • 零缺陷管理(ZDM)体系导入,DPPM(百万缺陷率)需<10;

    • 晶圆级老化测试(WLBI)时长≥1000小时。

2. 产能管理体系建设
  • 产能爬坡模型

    • Tier1供应商要求月产能≥5万片(折合6英寸);

    • 衬底-外延-流片-封测全链条产能匹配误差需<15%。

  • 案例参考

    • Wolfspeed与奔驰签订10年碳化硅供应协议,锁定8亿美元产能;

    • 天科合达启动二期扩产,2025年目标产能30万片/年。

3. 产业协同生态构建
  • 国产替代联盟范例

    • 中车时代电气联合中科院物理所攻关PVT长晶设备国产化;

    • 华为哈勃投资天岳先进、瞻芯电子等企业,布局IDM模式。



四、市场渗透路线图:价格拐点与国产窗口期预判

1. 成本下降技术路径
技术方向降本贡献率实施阶段
8英寸衬底量产35%2024-2026年
激光剥离工艺优化18%已商用
流片缺陷AI检测12%实验室验证期
2. 渗透率增长预测
  • 高端车型:2025年SiC主逆变器渗透率将达45%(宝马iX、蔚来ET9等);

  • 主流市场:2030年A级车SiC模块搭载率预计突破30%,成本需降至$0.08/cm²;

  • 国产替代窗口:2025-2028年为本土企业进入Tier1供应链黄金期。



五、制胜法则:车规级碳化硅企业的三维竞争力模型

  1. 技术纵深能力

  2. 产能韧性管理

    • 构建数字化孪生工厂实现良率实时优化

    • 建立12英寸兼容性产线技术储备

  3. 生态协同效率

    • 与OEM共建联合实验室缩短认证周期

    • 参与ISO 26262功能安全标准制定


碳化硅车规级应用的竞争本质是“技术迭代速度”与“量产成本曲线”的赛跑。在国产替代的历史性机遇下,唯有突破晶圆流片关键技术瓶颈、构建车规级制造体系、深度绑定下游生态,方能在这场千亿级产业变革中占据制高点。

苏州森晖半导体里主要致力于碳化硅晶圆流片,三代半晶圆流片,车规芯片的晶圆流片,有效提高8英寸SiC流片良率、提升车规级认证周期