今年以來，第三代半導體市場發(fā)展熱度進一步攀升，產業(yè)內各企業(yè)合作頻繁的同時，擴產動作也不斷。繼3月英飛凌宣布收購加拿大氮化鎵系統(tǒng)公司后，6月初，三安光電也與意法半導體宣布合資建設碳化硅工廠。

作為三代半產業(yè)中較為成熟的兩類應用材料，碳化硅與氮化鎵以高頻高功率低損耗的優(yōu)勢在多樣化的應用場景中獲得了廣闊市場，其中備受矚目的一個應用領域正是新能源汽車。

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在近日2023集邦咨詢第三代半導體前沿趨勢研討會上，TrendForce集邦分析師龔瑞驕表示：“碳化硅市場的發(fā)展受到了新能源產業(yè)的強力驅動，特別是新能源汽車的蓬勃發(fā)展，帶動了碳化硅產業(yè)的騰飛。氮化鎵在汽車市場的前景也很不錯，許多OEM和Tier1非?？春玫壴谄囀袌龅膽?，但是仍需要產業(yè)界共同努力推進發(fā)展?！?/p>

根據集邦咨詢預測，在下游應用與市場的驅動下，碳化硅功率元件市場規(guī)模將從2022年的16.1億美金成長到2026年的53.3億美金，復合增長率達到35%；而氮化鎵功率元件的市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金成長到2026年的13.3億美金，復合增長率高達65%。

其中，新能源汽車是目前占比最高的應用場景。根據CASA Research數據，2022年國內碳化硅和氮化鎵功率電子器件市場上，新能源汽車規(guī)模占65%，其次為快充電源、消費類電源、工業(yè)及商業(yè)電源、光伏及儲能等。

隨著新能源汽車滲透率不斷上升，第三代半導體也正在加速“上車”的進程，各企業(yè)都期待抓住這一重要的發(fā)展趨勢占據市場份額。

車用碳化硅功率元件年復合增長率達38%

目前碳化硅仍在迭代發(fā)展中，但其在汽車領域已經有不少應用，并且還在高速成長。龔瑞驕指出，預計車用碳化硅功率元件市場將從2022年的10.9億美金成長到2026年的39.8億美金，復合增長率達到38%。

談及碳化硅在新能源汽車領域的應用情況，芯聚能高級總監(jiān)王亞哲說：“在電動汽車上，SiC（碳化硅）器件的主要應用場景包含OBC（車載充電器）、車載空調、主驅逆變器。鑒于車載要求小體積、輕量化、高效率、高可靠性，OBC應用可以較好地呈現出SiC的價值?！?/p>

他還提到，隨著電動汽車架構加速邁向800V電壓平臺，傳統(tǒng)的硅基功率器件方案很難滿足純電車對能耗的要求，碳化硅MOSFET將成為電動空調壓縮機控制器的首選方案。同時，碳化硅MOSFET用在主逆變器中，有助于800V平臺車型總體效率提高6%-8%。

但國內碳化硅MOSFET產品仍然處在起步發(fā)展階段，與國際領先水平還有明顯的差距，當前國內廠商們也在不斷提升碳化硅MOSFET器件的良率和產能。

另一方面，海外大廠們也在持續(xù)擴充產能，比如意法半導體近期和三安光電進行合作，在重慶建設碳化硅8英寸產線，三安光電擁有中國首條垂直整合的半導體產品線，目前也在積極擴展汽車客戶。

值得注意的是，頭部車企都在重金投入碳化硅供應鏈，或尋求多元的供應商體系。傳統(tǒng)的硅基功率半導體廠商如中車、比亞迪等，也在逐步進入碳化硅市場。

而在國際方面，此前新能源汽車龍頭特斯拉宣布下一代平臺將減少75%的碳化硅用量，消息攪動市場神經。龔瑞驕向21世紀經濟報道記者分析道：“目前來看事件影響不大，特斯拉所稱的減少碳化硅用量可能會通過技術更新或是使用其他方案來實現，比如將碳化硅器件從平面型轉換為溝槽型，或是采用碳化硅器件與硅基IGBT共同封裝的方案等，來達到其預期。”

特斯拉以技術研發(fā)降低碳化硅應用成本，也將對國內新能源汽車品牌造成更大的價格競爭壓力，倒逼國內新能源車企尋找降低成本的替代方案，而這也是國內碳化硅企業(yè)快速跟上國際碳化硅產業(yè)發(fā)展水平的創(chuàng)新機遇。

氮化鎵處于“上車”驗證階段

相比于碳化硅，目前來說氮化鎵在新能源汽車的領域應用仍比較有限，龔瑞驕告訴記者，氮化鎵的汽車應用目前還是處于早期階段。

他進一步談道：“氮化鎵市場主要是由消費電子驅動，核心就來自于快充，其他消費場景還包括音頻、無線充電、電源和消費級的產品等等。不過同時許多廠商也早已將目光轉向數據中心、可再生能源等工業(yè)市場以及新能源汽車市場，有大量廠商在這方面持續(xù)研發(fā)?！?/p>

不過，氮化鎵從低功率消費電子市場轉向高功率工業(yè)市場的進程其實已經開始。英諾賽科產品應用總監(jiān)鄒艷波表示，高功率數據中心、光伏逆變器、汽車、通信電源等市場，這些應用對功率密度、能效、開關頻率、熱管理、可靠性及尺寸等都提出了更高的要求。而氮化鎵因具備寬禁帶、高頻率、低損耗、抗輻射強等優(yōu)勢，正好滿足了各種應用場景對高效率、低能耗、高性價比的要求。

“3年前大家談到氮化鎵時，普遍的想法是性能還可以，但是價格有點貴，當時大多數客戶會考慮預研或者高端項目，對于量大的項目則比較保守和慎重?！编u艷波回憶道，“今天產業(yè)發(fā)生了很大變化，氮化鎵性能有了大幅提升，隨著技術的迭代，成本目前也跟硅器件的成本差異不大，應用生態(tài)逐步完善?！?/p>

在他看來，氮化鎵的時代已經到來，已經做好了開始騰飛的準備。目前在消費、工業(yè)（數據中心、儲能）和汽車領域，頭部客戶都在采用英諾賽科的產品，比如在汽車領域，目前首先量產的是激光雷達產品。

車載激光雷達之外，也有部分廠商正在致力于開發(fā)用于汽車主逆變器的氮化鎵功率元件，但整體來說在還沒有在汽車領域實現大量的應用。龔瑞驕表示，預計到2025年左右，氮化鎵功率元件會小批量地滲透到低功率的OBC和DC-DC中，再遠到2030年，OEM會考慮將氮化鎵移入到逆變器。

他還指出，氮化鎵發(fā)展到一定程度后，在400V系統(tǒng)內車載充電機的應用中，可能與碳化硅材料形成競爭，但因為氮化鎵材料在高壓上的局限，800V系統(tǒng)領域短期內應該不會有競爭產生。第三代半導體在新能源汽車領域的應用場景更成熟多元后，“上車”進程中是否會產生更激烈市場競爭，需要再進一步觀察。

（文章來源：21世紀經濟報道）

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