• 收藏

  • 点赞

  • 评论

  • 微信扫一扫分享

SiC已成汽车新卖点,未来5年价格有望降至IGBT 3倍以内

来源:爱集微

#IGBT#

#产业链#

07-04 15:45

集微网消息,功率器件作为汽车电动化的重要增量器件,近年来受益下游市场景气快速增长,其中,IGBT与SiC分别作为第二代、第三代功率器件的代表,两者的上车之争从未停歇,相比IGBT,SiC在宽禁带、击穿电场、热导率以及工作温度等方面拥有明显优势,取代IGBT似乎正成为新趋势,部分有实力的主机厂已在同时布局IGBT与SiC车型。

不过SiC也存在一些不足,“单讲技术的话,我们可以在实验室研究很先进的技术、很先进的材料,但从做生意的角度看,撇开成本是没法谈(SiC)商业前景及未来市场,成本太高是无法落地的。”翠展微电子内部人士,“SiC的材料性能比Si基更好,要等它的成本下降到足够低的时候才会普及,我们预计,SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右,整个SiC电驱系统的价值才能得到提升。”

SiC上车提速

SiC为第三代半导体代表之一,在宽禁带、击穿电场、热导率以及工作温度等4大关键指标上较Si基材料具有明显优势,英飞凌认为,SiC的禁带比Si大3倍,可转化为10倍的击穿电场;热导率也是Si的3倍,支持200℃高温工作,而Si为150℃,SiC更适于在车载等恶劣环境下工作,因此,SiC被认为是功率器件中Si的极佳替代材料。

SiC及Si基材料4大关键性能比较(来源:英飞凌)

据PSIC论坛披露数据,与IGBT相比,SiC器件体积可缩小到IGBT的1/3以上,重量也可减少40%以上,且不同工况下SiC功耗降幅达60%以上。业内人士认为,IGBT换成SiC可以提高3-8%的逆变器效率,“未来SiC将会替代IGBT,这是发展趋势。”威睿电动项目总工刘波也表示,采用SiC器件的车型能获得3%-5%的续航里程提升。

需指出的是,电动汽车的快充以及长续航需求也在推进SiC器件加快发展。补能时间长、里程焦虑仍是目前影响电动车消费的因素之一,由于IGBT耐压能力相对有限,主流快充平台电压多为400V,要实现更短时间完成补能,800V、1200V充电平台已成为新的研究与应用方向,而SiC更强的耐压能力,正让其成为未来高压充电平台的新选择。

市场分析咨询机构Yole认为,在电动车市场的强劲驱动下,未来几年SiC市场呈现高增长趋势,SiC器件市场规模也将从2021年的10亿美元增长至2027年的70亿美元,并带动SiC产业链企业迎来营收的高增长期。

据了解,目前已有特斯拉Model 3、比亚迪汉、蔚来ES7/ET7/ET5、小鹏G9、Smart精灵、五菱凯捷混合动力版和五菱星辰混动版等车型在使用或尝试采用SiC器件,在逆变器、车载充电机(OBC)、DC/DC转换器等部件中得到应用。三安光电副总经理陈东坡认为,2023年-2024年,长续航里程车型基本都会导入SiC器件,渗透率或将达40%。

受益市场景气驱动,国内SiC产业链企业近年来不断加大技术及市场布局,进入2022年以来,SiC领域相关市场动态明显增多,其中,环旭电子SiC逆变器已开始量产出货;威睿电动所发布的200kW SiC电驱动总成已于6月21日下线;比亚迪半导体推出全新1200V 1040A SiC功率模块;芯塔电子完成数千万元天使轮融资,发力车规级SiC MOSFET国产化;芯粤能加快推进24万片6英寸和24万片8英寸SiC晶圆芯片项目,预计明年5月底投产;主攻动力电池的宁德时代也以投资重投天科的方式进入SiC领域;华润微、三安光电、斯达半导、欣锐科技、东尼电子、新洁能等企业同样在加快SiC相关技术及产品储备。

成本过高仍是最大阻力

事实上,SiC在半导体领域的应用可追溯到上世纪中叶,而Cree自1987年成立以来,一直在推动SiC功率器件技术的发展,但相较Si基产品来说,SiC发展始终较为缓慢。

Si基是目前半导体领域成熟且高效的材料,拥有成熟的商业环境以及齐全的产业配套,带来了较低的使用成本。有研硅招股书显示,2021年6英寸、8英寸Si基抛光片的价格大约分别为89元/片、210元/片;而SiC衬底价格高昂,Wolfspeed等多方机构数据显示,4吋SiC衬底的价格在2000-3000元/片,6吋价格则在6000元-8000元/片,相同尺寸下,SiC衬底的价格是Si基抛光片的30倍,且全球约7成SiC衬底产能掌控在Cree手中。

即便单片SiC衬底可以制造更多芯片,但生产为成品后,SiC器件的价格也比IGBT高出很多,业内人士表示,“SiC MOSFET价格是同级别IGBT的8倍以上,成本过高,是造成SiC推广难的重要原因。”翠展微电子内部人士也持相同观点,其认为,“单讲技术的话,我们可以在实验室研究很先进的技术、很先进的材料,但从做生意的角度看,撇开成本是没法谈(SiC)商业前景及未来市场,成本太高是无法落地的。”

公开资料显示,目前纯电动汽车中,电池成本最高,约占整车成本的40%;其次为IGBT,成本占比约为8%,如果全部采用SiC材料,单车的功率器件成本将与电池相当,“这对主机厂来说,是很难承受的成本压力。”业内人士表示。

翠展微电子内部人士进一步分析认为,“SiC不适于所有车型,对长续航的中高端车型来说,SiC有上车机会,目前选配SiC器件的车型,基本都是25万元以上的汽车,大部分价格在40万元左右。部分A级国产车为了增加卖点也会选用SiC上车。而在A00、A0等车型上,几乎不会选用SiC,而是选用IGBT。”

据了解,即便是使用IGBT,主机厂也在极尽所能压缩成本,五菱宏光MINI EV作为A00级新能源汽车代表,主打高性价比,日本名古屋大学一份拆解报告显示,为了降低IGBT成本支出,该车省去了动能回收装置,以此减少IGBT使用量,同时采用的是工业级IGBT,而非车规级产品;并在散热装置上采用风冷而非主流的水冷方案,从而降低整车IGBT使用成本。

显然,对经济车型来说,并不适于选用成本高昂的SiC器件,即便是中高端车型,也并非全车选用SiC,而是部分选用,业内专家也表示,“不能简单地认为SiC比IGBT更高级,两者是并存的关系,SiC取代IGBT取决于成本结构,这需要一个过程。”

未来随着成本持续下降,翠展微电子内部人士认为,“SiC的材料性能比Si基更好,要等它的成本下降到足够低的时候才会普及,我们预计,SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右,整个SiC电驱系统的价值才能得到提升。”据了解,2016年SiC单管市场价格约为110元/颗,目前已下降至约50元/颗,业内人士表示,“根据过去几年的价格趋势,SiC大概需要5年价格会下降一半;后续产能上来,这个价格降幅会加快,预计还需要4-5年的时间,相同规格的SiC价格可以降到IGBT的3倍以内。”

(校对/James)

责编: 邓文标

黄仁贵

作者

微信:ren378087210

邮箱:huangrg@lunion.com.cn

作者简介

邀您一起关注汽车电子,关注智驾未来!

读了这篇文章的人还读了...

关闭
加载

PDF 加载中...