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2023中国汽车半导体产业发展分析报告6:碳化硅(中)

 

接上一期:SiC在新能源汽车中的主要应用

今天的内容是2023年汽车SiC章节的第二个部分。文章探讨了全球新能源汽车中碳化硅(SiC)功率半导体市场的规模和预测。在汽车转型升级过程中,功率半导体的价值量在新能源汽车中增幅高达421.6%。预计到2026年,全球新能源汽车功率器件市场规模将接近900亿元。SiC功率市场也将迎来快速发展,到2023年,SiC功率半导体市场规模预计将超过100亿元,预计到2026年,SiC功率半导体在新能源汽车中的渗透率将超过30%,市场规模将接近280亿元,年均复合增长率超过45%。

SiC功率器件在新能源汽车中的应用将加速汽车产品升级,推动新能源汽车产业拓展更广阔的市场空间。其中,800V高压架构成为电动汽车主流平台,促进SiC器件渗透率的快速提升。预计到2025年,“800V+SiC”方案在新能源汽车中的渗透率将超过15%。SiC功率器件的发展预测表明其在电驱系统中的广泛应用,尤其在高压平台下,SiC MOSFET的低损耗优势有望提升充电性能和整车运行效率。

文章还提到SiC功率器件在新能源汽车领域的国际和国内企业应用情况,以及新能源车企与SiC器件厂商加强合作的趋势。最后,文章指出新能源汽车是功率器件市场的主要驱动力,同时讨论了SiC、硅(Si)和氮化镓(GaN)等三种技术路线在不同应用领域的竞争和市场前景。下面,让我们一同看报告详细内容:

 

二、全球新能源汽车SiC市场规模及预测

(一)市场规模

汽车转型升级过程中,功率半导体价值量增幅高达421.6%,根据英飞凌及Strategy Analytics数据,传统燃油车中功率半导体价值量为约88美元/辆,新能源汽车中功率半导体价值量约为459美元/辆,在从燃油车向新能源汽车升级过程中,功率半导体价值量提升幅度高达421.6%。到2026年,集微咨询预计全球新能源汽车功率器件市场规模将接近900亿元。

受益于新能源汽车市场的持续升温,SiC功率市场也将迎来快速发展,据集微咨询测算,如下图所示:2023年新能源汽车中SiC功率半导体市场规模预计将超过100亿元,在新能源汽车功率半导体中的渗透率约15%;预计到2026年SiC功率半导体在新能源汽车中的渗透率将超过30%,市场规模将接近280亿元,年均复合增长率超过45%。SiC功率器件在新能源汽车中的应用也将加速新能源汽车产品升级,促进新能源汽车产业开拓更加广阔的市场空间。

图1:全球新能源汽车细分市场SIC功率半导体市场规模(亿元)

1:全球新能源汽车细分市场SiC功率半导体市场规模(亿元)

SiC从B级以上车型逐步开始渗透,A级车市场也不容小觑,从SiC功率器件应用的细分车型来看,初期考虑到性能利用率及成本的原因,SiC功率器件在A级车中的渗透率不会有太大提升,A级车中SiC功率器件的市场也会保持在一个相对较小的规模水平,B级及以上车型才是SiC功率器件的主要市场,但随着特斯拉新一代车型“SiC+IGBT”使用方案的提出,也将带动SiC在A级车市场的渗透率。

目前SiC二极管在新能源汽车中的应用已经比较成熟,SiC MOSFET在新能源汽车中的渗透开始提速,集微咨询(JW Insights)预计,如下图所示:到2026年,SiC二极管在新能源汽车中的渗透率达到27%,SiC MOSFET的渗透率达到28%,英飞凌保守估计,到2025年,SiC器件的整体渗透率将达到25%以上。

图2:2020-2026年SiC不同产品在新能源汽车中的渗透情况

图2:2020-2026年SiC不同产品在新能源汽车中的渗透情况

SiC功率器件在新能源汽车领域的应用情况备受关注,国际企业如意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆、安森美、日本电装等企业SiC器件都已经在新能源汽车主驱系统上使用;国内企业中,芯聚能的SiC模块产品已用于新能源汽车电机主驱系统,其他企业如士兰微、泰科天润、中车时代电气、三安、基本半导体、清纯半导体、派恩杰、飞锃半导体、瀚薪科技、瞻芯电子等企业的SiC SBD产品已经在新能源汽车中的OBC、DC-DC及充电桩中有所应用。

国内外新能源车企与SiC器件厂商加强合作,不断推动SiC功率器件的应用发展。早在2014年,丰田就推出了SiCMOSFET,但受限于高昂的成本和技术的不成熟.前期产业发展一直较缓,直到2018年,特斯拉Model 3搭载了基于全SiC MOSFET模块的逆变器,如今,各大主流车企也在加速SiC MOSFET逆变器的落地,主流新能源车企与SiC厂商主要的合作情况如下表所示:

表4:主流新能源车企与SiC厂商主要的合作情况

4:主流新能源车企与SiC厂商主要的合作情况

(二)发展预测

800V高压架构将成为电动汽车主流平台,高压平台将促进SiC器件渗透率快速提升,为进一步提高充电效率、缩短充电时间,绝大多数的主流车逐渐开始选择高压快充方案,将电压平台从400V提升到800V甚至更高,集微咨询预计,到2025年“800V+SiC”方案在新能源汽车中的渗透率将超过15%。

相比下,SiIGBT在此高压下的开关/导通损耗急剧升高,SiC MOSFET在高电压平台下的低损耗优势有助于实现充电性能和整车运行效率的大幅提升,尽管现阶段800V平台下采用SiC MOSFET使得单个器件成本较Si?IGBT略有上升,但长期来看整车系统成本将会下降,新能源汽车电驱系统中SiC器件发展预测如下表所示:

表5:新能源汽车电驱系统中SiC器件发展

5:新能源汽车电驱系统中SiC器件发展

新能源汽车无疑是功率器件市场的主要驱动力,也是三种技术路线(Si,SiC和GaN)的主要争夺市场,根据各自的技术优势,GaN功率器件在48V的混合动力汽车领城拥有较强的竞争力,适合较小功率的OBC和DC-DC,而SiC更适合大功率的主逆变器。

基于GaN的高频高功率特性,GaN功率器件也将成为车用激光雷达的理想驱动器件,激光雷达需要由可提供纳秒级窄脉冲的功率器件来驱动,从而实现更高的分辨率:同时需要更高的脉冲电流,从而让激光雷达系统看得更远,GaN功率器件可以做到用极短脉冲宽度的大电流来驱动激光器,这两个特性加上超小尺寸的优势,使GaN功率器件成为了驱动激光雷达最佳选择。

下期预告:

国内SiC产能及供需梳理

 

*报告数据来自:

中国汽车技术研究中心有限公司、《中国汽车报》联合爱集微咨询有限公司发布的《中国汽车半导体产业发展白皮书2023》

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