车规SiC缺口超100万片，国产派恩杰SiC MOS保障OBC顺利交付，市场出货量预计增长8倍

时间： 2022-01-10 来源：第三代半导体风向

技术问答

▲ 双向OBC将成为新能源汽车标配，而OBC用碳化硅是最划算的，因此未来对碳化硅的需求非常乐观。

▲ 派恩杰现阶段将把大部分产能用于保障OBC的供应，未来三年将大幅扩充SiC产能，相比过去三年预计将增长超过8倍。

▲ 目前，只有派恩杰等2家国内企业通过车企OBC碳化硅测试，国产SiC MOSFET进展慢主要遭遇了3道门槛。

▲ 全球汽车级碳化硅供给紧张，缺口高达100万片，目前某龙头企业的SiC MOSFET交期长达560天。

整车厂对OBC的要求是主要是成本低、尺寸小。成本方面，相比硅系统，采用SiC系统可以帮助OBC节省20%成本；尺寸方面，SiC系统不仅可以将功率器件和栅极驱动的数量减少30%以上，而且碳化硅高频特性的好处在于可以使用高速电机，电机重量可以减少66%。同时，对于消费者来说，由于SiC 系统在3 kW/L的功率密度下可实现 97%的峰值系统效率，因此消费者每年平均可以节省40美元（约255元人民币）的电费，当然也更环保。

据了解，1个OBC通常要用到1-3个SiC模块，每个模块通常需要用到4-6颗SiC MOSFET，因此随着新能源汽车渗透率不断攀升，OBC对SiC MOSFET的需求也将大幅提升。国产OBC的出货量全球领先，这也将有利于国产SiC MOSFET的导入。以得润为例，2020年他们的OBC在欧洲市场出货约20万套，市占率近15%，他们未来的目标是拿下全球近20%的市场份额。中国市场更是本土OBC企业的“天下”，根据EV时代数据，2021上半年国内OBC装机量为99.0679万套，前10大企业依次是威迈斯、新美亚、弗迪动力、富特科技、铁城科技、力华集团、欣锐科技、科士达-华阳、台达电子、麦格米特，而威迈斯、新美亚和比亚迪合计占45.0%的份额。据黄兴介绍，目前派恩杰的大部分产能都将用于保障OBC订单的交付，他们将扩产产能，预计未来三家的出货量相比过去三年将增长8倍。

随着派恩杰供货OBC，国产SiC MOSFET在“上车”路上找到了第一个落脚点，这将加速国产SiC MOSFET技术的成熟，以及它在电驱逆变器中的渗透。但尽管如此，其他国产SiC要顺利上车并不容易。

蔚来高级副总裁曾澍湘前段时间表示，他们的电驱碳化硅模块主要采用进口产品，还没有任何国产化的成分。黄兴告诉“三代半风向”，尽管已有多家国产碳化硅企业在向比亚迪、小鹏等车企送样，但目前只有2家企业通过国内车企OBC碳化硅测试，“派恩杰是唯一一家国内创业公司，另一家是央企”。

目前国产SiC二极管在很多领域的应用已经铺开，而汽车专用的碳化硅模块还有待技术的开发和验证。黄兴认为，国产SiC MOSFET发展较慢主要有3道门槛。首先，全球第一款商用SiC MOSFET发布于2011年，整个行业相对较新，因此存在许多难点有待进一步去攻克，其中碳化硅材料模型数据的缺失是最为关键的。目前为止，很多商用的软件对碳化硅电子迁移率、雪崩击穿、栅氧生长等方面的仿真预测都不够准确，这就给SiC MOSFET设计带来了很大的难度。而派恩杰的SiC MOSFET之所以能够率先“上车”，主要得益于他们在碳化硅材料模型方面的长期技术积累，极大地缩短了设计开发的时间，据介绍，派恩杰fab端的器件良率在99%以上。其次，研发费用非常高。据黄兴提供的数据，同样尺寸的硅基MOS晶圆成本约为500元/片，而SiC MOSFET晶圆需要3万元/片。开发一个料号（200片）的硅基MOS预算仅10万元，而相比之下，SiC MOSFET需要600万元以上。如果要开发几十款料号，SiC MOSFET成本就急剧飙升，而且由于数据模型的缺失，一旦SiC MOSFET流片失败，产生的研发浪费将非常高。第三，SiC MOSFET的迭代速度也很关键。由于SiC MOSFET加工难度比较大，很多工厂不具备条件，会极大地限制企业的研发速度，这是目前很多公司很难推出成熟产品的重要原因之一。

黄兴透露，派恩杰与全球体量最大的碳化硅代工厂X-Fab达成了深度的合作，X-Fab在工程级迭代周期上，给了派恩杰很大的支持，使得他们的产品可以迅速迭代。据介绍，截至目前，派恩杰已经发布了50余款650V/1200V/1700V SiC SBD、SiC MOS器件产品。2020年重点推出了应用于OBC的650V SiC MOSFET，2021年2月发布了应用于汽车电驱的1200V SiC MOSFET。

与此同时，国内SiC MOSFET上车之路还有2大瓶颈有待打破。黄兴告诉“三代半风向”，目前几乎所有的汽车品牌都明确表示要采用碳化硅技术，“仅中国汽车市场每年的SiC需求量就至少需要100万片”。但是全球SiC产能严重不足，据他估算，而全球碳化硅供给缺口高达100万片。“据我们了解，目前某国际龙头企业的SiC MOSFET交期刚刚从52周延长到80周（560天）”，黄兴认为，现在碳化硅供应链资源相对比较稀缺，全球产能仅供汽车领域都不够了，为此汽车厂商都在争抢供应链资源。黄兴认为，目前主要产能瓶颈在于碳化硅材料端，他呼吁器件企业要与中国本土碳化硅材料厂商开展深度合作，在材料研发、相关测试、验证上进行协同创新，帮助原材料厂商释放产能。此外，国内碳化硅上车比较缺失的部分还包括碳化硅功率模块。黄兴表示，碳化硅的高频、高速、低功耗特性对功率模块设计提出了非常高的要求，传统的功率模块设计已经很难适用。据了解，派恩杰的车用碳化硅模块研发已经取得较大的进展，正着力选址建造车用碳化硅模块封装产线。

“我们现在预计2022年初动工，到2022年底大概会有样品出来”，黄兴表示，2022年下半年，派恩杰的产能将大大提升。他表示，派恩杰将利用自身在芯片方面的优势，从材料的挑选、芯片的筛选，到模块设计，联合上下游建一整套完整的可靠性数据模型，让碳化硅模块更符合车规要求。除了汽车市场外，黄兴还在储能、工业等领域看到了很多的新兴的增量市场，为此，展望2022年时，他表示，除了要加强供应链合作、保障产能爬坡和供应交付外，派恩杰将继续挖掘碳化硅更多应用潜力，对产品技术进行创新迭代，同时致力于本土人才的培养，扩展全球市场的战略布局。

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瞻芯电子SiC MOSFET选型表

瞻芯电子提供以下参数选型：汽车级&工业级，VDS（V）：650V~1700V，RDS(ON) ：15mΩ~10000mΩ。

产品型号	品类	Qualification	VDS（V）	RDS(ON) （mΩ）	ID（TC=25°C）（A）	VTH（ TJ =25°C）（V）	VTH（ TJ =175°C）（V）	Qg（nC）	Operating Junction Temperature（°C）	Package
IV2Q06025T4Z	SiC MOSFET	汽车级	650V	25mΩ	99A	2.8V	2.0V	125.0nC	-55°C to 175°C	TO247-4

选型表 - 瞻芯电子立即选型

碳化硅功率半导体在新能源汽车领域的应用

新能源汽车是“中国制造2025”战略的重点领域之一。在未来5年内，中国将超越美国，成为全球最大的电动汽车市场。中瑞宏芯在制造碳化硅器件领域的专有技术能够为电动汽车应用提供完整的解决方案。中瑞宏芯的产品可用于新能源汽车OBC、HV-LV DC-DC转换器、电驱逆变器、充电桩及电动空调压缩机控制器、PTC加热器等。

技术探讨发布时间 : 2024-11-08

【视频】蓉矽高可靠性SiC功率器件在光储充与新能源汽车上的应用

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商品及供应商介绍 - NOVUSEM PPTX 中文下载

1700V SiC MOSFET在大功率能源及工业领域的应用

1700V SiC MOSFET的低开关损耗可提高开关频率，且每个单元的总体尺寸大幅减小。同时，1700V的高阻断电压还可减少达到相同直流电压所需的单元数。在以上种种简化和优化后，终端应用的系统可靠性大大提升，而更少的有源开关和栅极驱动器也降低了整体成本。SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。

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【元件】瑞之辰推出首款SiC MOSFET PIM模块，可替代硅基IGBT芯片的模块，系统损耗降低三分之一

又有一家国内企业在车规级SiC技术的研发和应用方面实现了新的突破。深圳市瑞之辰科技有限公司推出了首款基于SiC MOSFET技术的PIM模块，实现了对硅基IGBT芯片的模块替代，在系统损耗方面降低了三分之一。与此同时，这款产品在技术上突破传统PIM模块灌封封装模式，模块体积减少约57％，而且使用了瑞之辰自主研发的10项工艺创新，模块可靠性得到大幅提升，非常适用于新能源汽车、充电桩、储能等新兴领域。

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