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特斯拉/比亚迪/蔚来/小鹏都用上了,「碳化硅」年内爆发?

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时间:1900/1/1 0:00:00

“预计2025年罗马碳化硅(SiC)器件产能将增至2021年的6倍,2030年将增至2021年的25倍。”在日前举行的媒体交流会上,罗马半导体(上海)有限公司技术中心副总经理金舟透露了这一计划。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

罗马碳化硅装置产能计划;图片来源:罗马

他指出,面对快速增长的市场需求,近两年碳化硅器件将出现短缺,因此罗马制定了上述计划,大幅提高产能。

相应地,Roma对碳化硅器件的销售也有很高的增长预期。据罗马半导体(上海)有限公司市场部高级经理张佳羽介绍,罗马的目标是到2025年销售超过1100亿日元的碳化硅器件。"在碳化硅领域,罗马力争达到30%的市场份额."

他还表示:“由于市场在不断扩大,我们预计在2024年至2026年的3年间,将有近9000亿日元的市场等待我们去发掘。为了达到这样的目标,我们将继续投资碳化硅,预计从2021年到2025年的5年间将投资1700亿到2200亿日元。”

在这一系列数字的背后,罗马在碳化硅功率半导体市场的野心显而易见。同时也证明了碳化硅功率半导体市场的大趋势是上涨的。

多方加速布局

自2021年特斯拉宣布旗舰车型Model 3搭载碳化硅功率器件后,碳化硅开启了快速登机之路,这个领域也越来越热闹。

现在海外车企中,除了特斯拉的Model 3等车型,丰田的bZ4X、Mirai未来组合、普锐斯、雷克萨斯RZ也都采用了碳化硅技术,本田、福特、大众也开始应用碳化硅方案。

在国内车企中,比亚迪在碳化硅方面取得了重大技术突破。比亚迪韩、唐四驱等旗舰车型大量使用了碳化硅模块,蔚来的ET7、ES7、ES8、EC7等车型也使用了碳化硅电驱动系统,的G9也采用了碳化硅器件。

理想也开始布局碳化硅芯片。其功率半导体R&D及生产基地于去年5月落户苏州,主要专注于R&D和第三代半导体碳化硅汽车规芯片模块的生产。预计2024年正式投产。此外,东风、吉利等车企也开始布局。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

李功率半导体与生产基地项目签约;图片来源:苏

整车企业大动作,零部件厂商也“疯狂”。

博世早在2019年就宣布启动碳化硅相关业务,随后设立碳化硅半导体生产基地。2021年底,博世宣布启动碳化硅功率半导体大规模量产,并继续扩大产能,目标是将产量提升至数亿。

ZF也有长期的布局,并继续投资。今年2月,ZF与碳化硅供应商Wolfspeed达成战略合作,其中提到ZF将支持在德国恩斯多夫建设全球最大、最先进的200毫米碳化硅晶圆厂。

此外,博格华纳、威派科技都在加速相关布局。

此外,正如文章开头提到的,半导体厂商也在布局碳化硅。

例如,今年1月,英飞凌宣布正在扩大与碳化硅供应商的合作,并已与Resonac签署了新的长采购订单,对双方2021年签署的合同进行了补充和扩展。

同样在1月,安森宣布与大众汽车签署战略协议,提供模块和半导体,为大众汽车下一代平台系列提供完整的牵引逆变器解决方案。作为协议的一部分,Anson将首先交付其Elite SiC 1200 V牵引逆变器功率模块。

国内厂商中,托尼电子今年1月宣布签署重大合同,子公司托尼半导体将于2023年向T客户交付13.5万片6英寸碳化硅衬底,2024年和2025年将分别交付30万片和50万片。此外,三安光电将于2024年批量供应碳化硅芯片,晶盛机电8英寸碳化硅基板将小批量生产。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

图片来源:托尼电子相关公告截图

疫情要来了。

多方加速布局,碳化硅在哪里?

简单来说,碳化硅作为第三代半导体中的代表材料,是制造高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一。基于碳化硅的解决方案可以使系统效率更高、重量更轻、结构更紧凑。

车载设备是碳化硅功率器件最重要的应用领域之一。根据市场研究公司Yole的数据,到2021年,63%的碳化硅功率半导体将用于汽车,2027年将扩大到79%。

在新能源汽车中,碳化硅的主要应用包括主驱动逆变器、DC/DC变换器、充电系统中的车载充电器以及充电桩等,可以降低损耗,减小模块体积和重量,提高续航能力。

以蔚来搭载碳化硅模块的第二代电驱为例,相关数据显示其具有以下特点:综合损耗降低,续航里程提升4-6%,改善车辆城市工况下的动力消耗;SiC模块在使用过程中更耐高温,相同体积下最大电流容量提高30%以上;开关速度更快,功率损耗更小,可以减少逆变器开关引起的电流损耗;多目标优化电路设计,可靠性、效率、寿命、电磁兼容性、绝缘更好;软件控制策略多目标优化,可降低开关损耗33-35%,提高电控系统效率5-10%。

另一个例子是小鹏的G9。据称其采用800V SiC高压电驱动平台,充电5分钟后综合续航里程可提升5%,续航里程可提升200公里。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

小鹏G9;图片来源:小鹏官网

这说明碳化硅器件可以给新能源汽车带来的提升。因此,业内普遍认为,在可预见的未来,新能源汽车将是碳化硅器件的主要应用场景,这将推动碳化硅应用的快速拓展。

有业内人士表示,整车架构正在向800V高压迈进,用碳化硅替代硅基功率器件是未来新能源汽车电驱动系统发展的必然趋势。

“从目前的市场来看,车企对硅基和碳化硅逆变器的需求很大,但从长远来看,在高电压的趋势下,碳化硅将成为主流,预计2023年或2024年将出现爆发。”博格华纳动力驱动系统副总裁兼亚洲区总经理李晓秋如此表示。

整体来看,碳化硅在三大动力系统中的比重会越来越高。随着新能源汽车普及率的不断提高和各项扶持政策的出台,碳化硅市场发展潜力巨大。

据Yole预测,2025年全球碳化硅功率半导体市场规模将达到25.62亿美元,2019-2025年复合年增长率将超过30%。据行业研究机构集邦咨询预测,2022年汽车SiC功率组件市场规模将达到10.7亿美元,2026年将攀升至39.4亿美元。

产能依然会供不应求。

面对巨大的市场需求,全球碳化硅市场上演了一波扩张潮。这从文章开头提到的罗姆看似“激进”的产能规划就可以看出来。2025年,罗马碳化硅器件的产能预计将增长至2021年的6倍,2030年将增长至2021年的25倍。

如前所述,博世将继续扩大碳化硅功率半导体的产能,目标是将产量提高到数亿。ZF将支持建设世界上最大的200毫米碳化硅晶片工厂。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

博世碳化硅晶片;图片来源:博世

其实这样“激进”的企业还有很多。

比如英飞凌计划大幅扩大碳化硅产能,上面提到的与Resonac的合作就是措施之一。预计到2027年,英飞凌的碳化硅制造产能将增长10倍。

Resonac宣布,到2026年将功率半导体用碳化硅外延片的产能提高到每月5万片,是目前水平的5倍。

安森在捷克洛兹诺夫扩建的碳化硅工厂于去年9月竣工。预计其碳化硅晶圆产能将在两年内增加16倍,晶圆和SiC外延片制造将进一步扩大。

卢晓科技去年7月披露,公司募集资金25.67亿元,将投向第三代功率半导体(碳化硅)产业园项目、大尺寸碳化硅衬底R&D中心项目等。据说加上后端进口设备的相应切割抛光,2023年有望实现年产20万件的产能规划。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

卢晓科技募集资金的使用情况;图片来源:官方公告截图

这只是冰山一角。

根据投资银行Canaccord Genuity的数据,碳化硅晶片产能将从2021年的12.5万片6英寸晶片增加到2030年的400多万片6英寸当量晶片,以满足电动汽车市场的需求。

当产能迅速上升时,对产能过剩的担忧往往随之而来。近日在罗马举行的媒体交流会上,有媒体提出了这样一个问题:“现在碳化硅的产能正在全球扩张。如果把各大厂商的产能计划加起来,可以发现超出了很多机构对碳化硅市场的整体预期。在这种情况下,是否存在潜在的过剩危机?”

对此,金舟认为,虽然这两年碳化硅在电动汽车领域的渗透率有所提高,但还远未达到。单从中国电动车市场来看,容纳目前碳化硅的产能其实没有太大问题。

一份市场估计数据也反映了这一点。东吴证券在相关报告中提到,根据市场估计,特斯拉将在OBC逐步使用碳化硅、充电器、快速充电桩等据估计,平均两辆特斯拉纯电动汽车将需要一个6英寸的碳化硅晶片。按年产100万片Model 3/Y计算,公司每年需要50多万片6英寸晶圆。目前,全球碳化硅晶片的年总产能为40 ~ 60万片。这意味着一家特斯拉公司可以消耗全球碳化硅产能总量。

"盈余危机不会在短期内出现."金舟这样说。

安森的CEO也指出,未来5-10年,碳化硅的市场仍将供不应求,不会出现产能过剩。

华泰证券在相关报告中也提到,由于衬底的有效产能和良率,产能目前无法满足新能源领域快速增长的需求,预计未来几年碳化硅行业将出现供不应求的局面。“预计2025年罗马碳化硅(SiC)器件产能将增至2021年的6倍,2030年将增至2021年的25倍。”在日前举行的媒体交流会上,罗马半导体(上海)有限公司技术中心副总经理金舟透露了这一计划。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

罗马碳化硅装置产能计划;图片来源:罗马

他指出,面对快速增长的市场需求,近两年碳化硅器件将出现短缺,因此罗马制定了上述计划,大幅提高产能。

相应地,Roma对碳化硅器件的销售也有很高的增长预期。据罗马半导体(上海)有限公司市场部高级经理张佳羽介绍,罗马的目标是到2025年销售超过1100亿日元的碳化硅器件。"在碳化硅领域,罗马力争达到30%的市场份额."

他还表示:“由于市场在不断扩大,我们预计在2024年至2026年的3年间,将有近9000亿日元的市场等待我们去发掘。为了达到这样的目标,我们将继续投资碳化硅,预计从2021年到2025年的5年间将投资1700亿到2200亿日元。”

在这一系列数字的背后,罗马在碳化硅功率半导体市场的野心显而易见。同时也证明了碳化硅功率半导体市场的大趋势是上涨的。

多方加速布局

自2021年特斯拉宣布旗舰车型Model 3搭载碳化硅功率器件后,碳化硅开启了快速登机之路,这个领域也越来越热闹。

现在海外车企中,除了特斯拉的Model 3等车型,丰田的bZ4X、Mirai未来组合、普锐斯、雷克萨斯RZ也都采用了碳化硅技术,本田、福特、大众也开始应用碳化硅方案。

在国内车企中,比亚迪在碳化硅方面取得了重大技术突破。比亚迪韩、唐四驱等旗舰车型大量使用了碳化硅模块,蔚来的ET7、ES7、ES8、EC7等车型也使用了碳化硅电驱动系统,的G9也采用了碳化硅器件。

理想也开始布局碳化硅芯片。其功率半导体R&D及生产基地于去年5月落户苏州,主要专注于R&D和第三代半导体碳化硅汽车规芯片模块的生产。预计2024年正式投产。此外,东风、吉利等车企也开始布局。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

李功率半导体与生产基地项目签约;图片来源:苏

整车企业大动作,零部件厂商也“疯狂”。

博世早在2019年就宣布启动碳化硅相关业务,随后设立碳化硅半导体生产基地。2021年底,博世宣布启动碳化硅功率半导体大规模量产,并继续扩大产能,目标是将产量提升至数亿。

ZF也有长期的布局,并继续投资。今年2月,ZF与碳化硅供应商Wolfspeed达成战略合作,其中提到ZF将支持在德国恩斯多夫建设全球最大、最先进的200毫米碳化硅晶圆厂。

此外,博格华纳、威派科技都在加速相关布局。

此外,正如文章开头提到的,半导体厂商也在布局碳化硅。

例如,今年1月,英飞凌宣布正在扩大与碳化硅供应商的合作,并已与Resonac签署了新的长采购订单,对双方2021年签署的合同进行了补充和扩展。

同样在1月,安森宣布与大众汽车签署战略协议,提供模块和半导体,为大众汽车下一代平台系列提供完整的牵引逆变器解决方案。作为协议的一部分,Anson将首先交付其Elite SiC 1200 V牵引逆变器功率模块。

国内厂商中,托尼电子今年1月宣布签署重大合同,子公司托尼半导体将于2023年向T客户交付13.5万片6英寸碳化硅衬底,2024年和2025年将分别交付30万片和50万片。此外,三安光电将于2024年批量供应碳化硅芯片,晶盛机电8英寸碳化硅基板将小批量生产。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

图片来源:托尼电子相关公告截图

疫情要来了。

多方加速布局,碳化硅在哪里?

简单来说,碳化硅作为第三代半导体中的代表材料,是制造高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一。基于碳化硅的解决方案可以使系统效率更高、重量更轻、结构更紧凑。

车载设备是碳化硅功率器件最重要的应用领域之一。根据市场研究公司Yole的数据,到2021年,63%的碳化硅功率半导体将用于汽车,2027年将扩大到79%。

在新能源汽车中,碳化硅的主要应用包括主驱动逆变器、DC/DC变换器、充电系统中的车载充电器以及充电桩等,可以降低损耗,减小模块体积和重量,提高续航能力。

以蔚来搭载碳化硅模块的第二代电驱为例,相关数据显示其具有以下特点:综合损耗降低,续航里程提升4-6%,改善车辆城市工况下的动力消耗;SiC模块在使用过程中更耐高温,相同体积下最大电流容量提高30%以上;开关速度更快,功率损耗更小,可以减少逆变器开关引起的电流损耗;多目标优化电路设计,可靠性、效率、寿命、电磁兼容性、绝缘更好;软件控制策略多目标优化,可降低开关损耗33-35%,提高电控系统效率5-10%。

另一个例子是小鹏的G9。据称其采用800V SiC高压电驱动平台,充电5分钟后综合续航里程可提升5%,续航里程可提升200公里。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

小鹏G9;图片来源:小鹏官网

这说明碳化硅器件可以给新能源汽车带来的提升。因此,业内普遍认为,在可预见的未来,新能源汽车将是碳化硅器件的主要应用场景,这将推动碳化硅应用的快速拓展。

有业内人士表示,整车架构正在向800V高压迈进,用碳化硅替代硅基功率器件是未来新能源汽车电驱动系统发展的必然趋势。

“从目前的市场来看,车企对硅基和碳化硅逆变器的需求很大,但从长远来看,在高电压的趋势下,碳化硅将成为主流,预计2023年或2024年将出现爆发。”博格华纳动力驱动系统副总裁兼亚洲区总经理李晓秋如此表示。

整体来看,碳化硅在三大动力系统中的比重会越来越高。随着新能源汽车普及率的不断提高和各项扶持政策的出台,碳化硅市场发展潜力巨大。

据Yole预测,2025年全球碳化硅功率半导体市场规模将达到25.62亿美元,2019-2025年复合年增长率将超过30%。据行业研究机构集邦咨询预测,2022年汽车SiC功率组件市场规模将达到10.7亿美元,2026年将攀升至39.4亿美元。

产能依然会供不应求。

面对巨大的市场需求,全球碳化硅市场上演了一波扩张潮。这从文章开头提到的罗姆看似“激进”的产能规划就可以看出来。2025年,罗马碳化硅器件的产能预计将增长至2021年的6倍,2030年将增长至2021年的25倍。

如前所述,博世将继续扩大碳化硅功率半导体的产能,目标是将产量提高到数亿。ZF将支持建设世界上最大的200毫米碳化硅晶片工厂。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

博世碳化硅晶片;图片来源:博世

其实这样“激进”的企业还有很多。

比如英飞凌计划大幅扩大碳化硅产能,上面提到的与Resonac的合作就是措施之一。预计到2027年,英飞凌的碳化硅制造产能将增长10倍。

Resonac宣布,到2026年将功率半导体用碳化硅外延片的产能提高到每月5万片,是目前水平的5倍。

安森在捷克洛兹诺夫扩建的碳化硅工厂于去年9月竣工。预计其碳化硅晶圆产能将在两年内增加16倍,晶圆和SiC外延片制造将进一步扩大。

卢晓科技去年7月披露,公司募集资金25.67亿元,将投向第三代功率半导体(碳化硅)产业园项目、大尺寸碳化硅衬底R&D中心项目等。据说加上后端进口设备的相应切割抛光,2023年有望实现年产20万件的产能规划。

特斯拉,小鹏,大众,Model 3,比亚迪

卢晓科技募集资金的使用情况;图片来源:官方公告截图

这只是冰山一角。

根据投资银行Canaccord Genuity的数据,碳化硅晶片产能将从2021年的12.5万片6英寸晶片增加到2030年的400多万片6英寸当量晶片,以满足电动汽车市场的需求。

当产能迅速上升时,对产能过剩的担忧往往随之而来。近日在罗马举行的媒体交流会上,有媒体提出了这样一个问题:“现在碳化硅的产能正在全球扩张。如果把各大厂商的产能计划加起来,可以发现超出了很多机构对碳化硅市场的整体预期。在这种情况下,是否存在潜在的过剩危机?”

对此,金舟认为,虽然这两年碳化硅在电动汽车领域的渗透率有所提高,但还远未达到。单从中国电动车市场来看,容纳目前碳化硅的产能其实没有太大问题。

一份市场估计数据也反映了这一点。东吴证券在相关报告中提到,根据市场估计,特斯拉将在OBC逐步使用碳化硅、充电器、快速充电桩等据估计,平均两辆特斯拉纯电动汽车将需要一个6英寸的碳化硅晶片。按年产100万片Model 3/Y计算,公司每年需要50多万片6英寸晶圆。目前,全球碳化硅晶片的年总产能为40 ~ 60万片。这意味着一家特斯拉公司可以消耗全球碳化硅产能总量。

"盈余危机不会在短期内出现."金舟这样说。

安森的CEO也指出,未来5-10年,碳化硅的市场仍将供不应求,不会出现产能过剩。

华泰证券在相关报告中也提到,由于衬底的有效产能和良率,产能目前无法满足新能源领域快速增长的需求,预计未来几年碳化硅行业将出现供不应求的局面。

标签:特斯拉小鹏大众Model 3比亚迪

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