新能源汽车的快速发展，带动功率器件等增量芯片需求量快速暴增，其中，SiC凭借更低的能量损耗、更小的封装尺寸、更高的高频开关、更高的耐高温及散热能力，已成为新能源汽车主机厂的上车首选。不过SiC也因更高的成本，目前还处于导入期。

自2021年9月特斯拉官宣在旗下车型Model 3导入SiC功率器件后，SiC越来越多地在新能源汽车中得到应用。作为目前全球最大的新能源汽车制造商，比亚迪继汉、唐、驱逐舰、海豹等车型后，继续加大SiC上车，根据供应链消息，比亚迪正加快推进SiC上车，期望短期内将比重提升至50%以上，同时，旗下部分晶圆厂也将加快SiC产线建设。

比亚迪将成SiC上车新增长极

BYD半导IPO招股书明确指出，相比于硅基材料，SiC开关损耗和导通损耗显著低于同等IGBT模块；同时，SiC能够提供较高的电流密度，相同功率等级下，SiC模块的体积显著小于IGBT；SiC材料的电子饱和漂移速率也是Si的2倍，有助于提升器件的工作频率；另外，禁带宽度、热导率也是Si的3倍。

基于如上性能优势，SiC器件开关频率越高，与IGBT模块的损耗差越大，SiC模块在降低损耗的同时还可以实现高速开关，有助于降低电能用量，提高续航里程，也有利于汽车小型化、轻量化性能的提升，解决新能源汽车痛点。

“特斯拉单位电耗比很多采用IGBT的同类型新能源汽车要低，除了特斯拉自身良好的电控能力，采用的SiC也功不可没。”业内人士表示。有行业统计，2021年热销的中型及中大型纯电动汽车中，Model 3的百公里电耗为12.6kWh，位列榜单第一。

SiC带来的性能提升显而易见，刺激国内越来越多的主机厂将IGBT替换成SiC，搭载SiC也成了部分新能源汽车的卖点之一。据了解，小鹏G9、长城机甲龙、蔚来ET5/ET7/ES7、吉利Smart精灵#1、北汽极狐阿尔法S全新HI版、吉利路特斯Eletre、东风岚图、广汽埃安Plus 6C等车型均有搭载SiC，另外，理想、一汽、大运、零跑等主机厂也均规划有相关SiC车型。

比亚迪作为目前全球最大的新能源汽车制造商，也在加快SiC上车。其首款SiC车型为汉EV高配版，目前已延展至唐EV、驱逐舰、海豹等系列车型。近日供应链消息显示，比亚迪正加快推进SiC上车，期望短期内将比重提升至50%以上。

官方数据显示，截至11月，比亚迪2022年新能源汽车累计销量已达162.83万辆，预计今年超185万辆，而根据比亚迪内部预测，2023年全球销量要冲击400万辆，2025年销量将达到600万辆。随着新能源汽车销量的不断增长，SiC车型的销量也随之快速增加，根据供应链消息，比亚迪2022年SiC车型销量预计为10万辆左右；2023年SiC车型销量或将提升至40万辆，未来重点在于加快SiC在电控中的应用。

从装车量来看，特斯拉仍是SiC上车的引领者，据了解，Model 3主驱逆变器电力模块、Model Y后轮驱动均采用SiC模块，今年前11个月，仅上海工厂就交付了65.5万辆，装机量行业遥遥领先。而接下来，比亚迪有望成为SiC上车的另一增长极，旗下的汉EV、唐EV、驱逐舰、海豹、海豚等，都是目前SiC上车的主力车型，未来，高端品牌仰望及更多车型，将成为SiC上车的新力量，SiC也有望从单价20万以上的车型下沉到价格更亲民的车型。

SiC上车的机遇和挑战

根据半导体时代产业数据中心预计，SiC晶片在半导体领域的出货量将从2020年的13万片增长到2025年的80万片，2020-2025年复合增长率达到43.8%，远高于全球27.2%的复合增长率，中国出货量占有率预计将从全球8.67%上升至16%。

积极地数据预测下，一方面是供应商方面对产业前景的充分看好。全球SiC衬底、器件厂商对市场预期积极，如Cree预计SiC衬底、SiC功率器件2024年市场规模分别可达11亿、50亿美元，2018-2024年复合增速达44.47%、51.11%；II-VI（贰陆公司）更是预计2030年SiC市场规模将超300亿美元，2020~2030年复合增速高达50.60%；此外，罗姆、ST、英飞凌等厂商也对SiC市场未来增长持有强烈的信心，凸显行业上行趋势的强劲。

另一方面，上文也介绍了SiC在需求侧的旺盛需求，电动汽车市场将成为引领SiC持续增长的“中流砥柱”，带动SiC功率半导体的落地和渗透。据英飞凌统计，2020年全球新能源车销量达324万辆，同比增长43%，其中我国新能源车销量高达133.48万辆，稳居全球第一。2020年全球新能源车销售量实现了大幅增长，预示SiC下游市场需求或将迎来爆发期，带来对功率半导体的需求量大幅扩张，SiC功率器件未来或将持续替代硅功率器件，迎来持续的需求增长期。

从产业链结构来看，半导体芯片的基本结构都可以按照“衬底-外延-器件”划分，SiC在半导体芯片中存在的主要形式是作为衬底材料。

其中，SiC晶片是SiC晶体经过切割、研磨、抛光、清洗等工序加工形成的单晶薄片。SiC晶片作为半导体衬底材料，经过外延生长、器件制造、封装测试等环节，可制成SiC二极管、SiC MOSFET等功率器件。

从车用场景看，尽管目前SiC前景向好且受到市场追捧，但在商业化进程中依然存在各类问题。

此外，在产业层面，从芯片和功率模块设计到整车层面的应用验证这一链条尚未打通，芯片企业缺乏整车层面的真正需求分解和反馈，整车企业缺乏芯片层面的测评信息。

全球SiC技术和产业距离成熟尚有一定的差距，在一定程度上制约了SiC器件市场扩大的步伐。

SiC在EV中的应用发展

SiC器件要比Si器件有着更低的导通损耗、更高的工作频率和更高的工作电压等等这些优势这边就不再赘述了。

考虑到未来电动车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量，在车用半导体中，SiC将会是未来趋势，SiC 器件在 EV/HEV 上的应用主要包括电机驱动系统逆变器、电源转换系统（车载DC/DC）、电动汽车车载充电系统（OBC）及非车载充电桩等方面。

电驱动系统作为新能源汽车的“心脏”，直接影响到整车的能源效率、续航里程等。对新能源汽车整车使用性能具有较大影响。

电驱动系统包括“大三电”即驱动电机、驱动电机控制器、变速器和“小三电”即压配电盒PDU、车载充电机OBC 和DC/DC 变换器。

在当前集成化趋势下，电机+减速器+逆变器集成的“三合一”电驱动模块将成为市场主流。电驱动集成系统将加速SiC器件在电动汽车中的量产落地。

尽管碳化硅器件成本较高，但它推进了电池成本的下降和续航里程的提升，降低了单车成本，无疑是新能源汽车最佳选择。其中，SiC SBD、SiC MOSFET 器件主要应用于OBC 与DC/DC，SiC MOSFET主要用于电驱动。

▍主逆变器

主逆变器也就是牵引逆变器，它的作用就是将来自电池的电能（直流电）进行转换以驱动电动引擎（交流电）。因此，逆变器的性能及对应体积、重量将直接影响车的续航范围和可靠性

目前，电动车中的主驱逆变器仍以硅基MOSFET和硅基IGBT为主，但随着新能源汽车向高集成度、小尺寸、低损耗的系统发展，SiC 器件将加速渗透。

比亚迪、特斯拉等部分车型已经使用了碳化硅功率器件的电机驱动控制器。

特斯拉处在碳化硅器件应用的前列，其Model 3车型的驱动电机部分搭载了24个650V/100A的SiC MOSFET模块，车身比Model S减轻了20%。

比亚迪推出的“汉”EV 高性能四驱版本也配备了SiC MOSFET 功率控制模块，是中国首个采用相关技术的车型。

蔚来在2021 年发布的纯电轿车中，也将会采用SiC 模块作为电驱动平台。

▍车载充电机(OBC)

车载充电机(OBC)为电动汽车(EV)的高压直流电池组提供了从基础设施电网充电的关键功能，并决定了充电功率和效率的关键部件。通过使用车载充电器可将电网中的交流电转换为直流电对电池进行充电。

此外，双向逆变技术是未来OBC标配的功能之一，使OBC不仅可将AC转化为DC为电池充电，同时也可将电池的DC转化为AC对外进行功率输出；将OBC及DC/DC等器件进行功能集成化将会提高成本上、体积上的优势。

SiC二极管及MOSFET器件则可用于车载充电机PFC和DC-DC次级整流环节，推动车载充电机向双向充放电、集成化、智能化、小型化、轻量化、高效率化等方向发展

▍DC/DC转换器

电源转换系统DC/DC 是转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，实现车内高压电池和低压电瓶之间的功率转换，主要给车内低压用电器供电，如动力转向、水泵、车灯等。随着整车智能化、电气化的发展，对DCDC的供电功率及安全性提出了更高的要求。

DC/DC 转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC 转换器以及升降压型DC/DC 转换器，车载DC/DC 转换器可将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流电。

值得一提的是，基于碳化硅研制的功率器件，为氢能汽车燃料电池 DC/DC 变换器带来革命性的创新。

此外，800v高压平台有望为OBC/DCDC带来新增量。为满足800v高电压平台在体积、轻量、耐压、耐高温等方面带来的更为严苛的要求：

首先，OBC/DCDC等功率器件集成化趋势明显；

其次，高压平台使车载充电机升级需求增加，为高压OBC提供增量；

再者，为能够适配使用原有400v直流快充桩，搭载800v电压平台新车须配有额外DCDC转换器进行升压，进一步增加对DCDC的需求。

日前，罗姆官微公布其SiC MOSFET应用于美国豪华电动汽车制造商Lucid Motors高端纯电动汽车“Lucid Air”充电控制主板“Wunderbox”。

Wunderbox由DC/DC转换器和车载充电器（OBC）组成，分别采用了罗姆的高性能SiC MOSFET“SCT3040K”和“SCT3080K”。利用SiC MOSFET优异的高频和耐高温性能，Lucid公司实现了系统的小型化和更低的损耗，从而实现了更快的充电速度。

文章来源： 半导体行业观察，宽禁带联盟，半导体投资联盟