陳昭亮演講的題目是“碳化硅產(chǎn)業(yè)化規(guī)模發(fā)展，助力高壓快充信心滿滿”，共分為三個部分。

 

一、碳化硅成新能源車800V時代的超強風(fēng)口。

 

陳昭亮表示，碳化硅能很好地滿足新能源汽車高壓快充的要求。實現(xiàn)高壓快充的關(guān)鍵是通過增大電流或提升電壓來提升充電功率，但由于最大的充電電流提升存在可預(yù)見的上限，所以只能靠提升電壓。高電壓成實現(xiàn)快充的必然趨勢，碳化硅具有耐高溫能力強、耐高壓特性好的特點，將比硅IGBT整個的器件性能好很多，非常適合600v至10kv的適用范圍。同時，新能源系統(tǒng)電壓系統(tǒng)提高，意味著電動汽車所有的高壓元器件及管理系統(tǒng)都要提高標(biāo)準(zhǔn)，首先是逆變器。如果直流母線電壓提升到800v以上，對應(yīng)的功率器件、耐壓則提高到1200v。

 

陳昭亮介紹，800v高壓平臺將成為主要車廠的重點布局方向。實際上幾乎所有的車企規(guī)劃中都已開始布局超級快充車型及相關(guān)技術(shù)研發(fā)。

 

“早在2019年保時捷就已對這樣的技術(shù)進行研發(fā)，還有我們國內(nèi)的小鵬汽車、比亞迪(230.400, -4.91, -2.09%)、華為、理想等整車企業(yè)都已經(jīng)對外宣稱入局超級快充，實現(xiàn)幾百千瓦時的超級充電速度，從充電系統(tǒng)電壓來看，800v將是目前的主流方案，從量產(chǎn)時間來看，基于800v技術(shù)方案的新車將在2022年之后陸續(xù)上市。”他說。

 

二、市場需求快速爆發(fā)將導(dǎo)致碳化硅供需失衡。

 

陳昭亮通過一組數(shù)據(jù)解釋。采用800v車型的總量與碳化硅晶圓用量預(yù)測，根據(jù)EV Tank的預(yù)測，2025年新能源汽車全球銷量預(yù)計2240萬輛，假設(shè)B級以上的車輛優(yōu)先采用碳化硅器件，保守估計采用800v高壓平臺的車輛預(yù)計是437萬輛，如果所有B級以上車型采用碳化硅器件，采用800v高壓平臺的車輛總預(yù)計需要874萬輛。根據(jù)特斯拉和很多公開報道，兩臺新能源車消耗一片6寸的碳化硅晶圓，到2025年6寸碳化硅晶圓保守估計需要219萬片，樂觀估計需要437萬片。

 

2025年全球碳化硅襯底與晶圓的產(chǎn)能預(yù)測，對于2025年全球碳化硅的襯底與晶圓的供應(yīng)情況，預(yù)計2025年全球襯底產(chǎn)能282萬片，其中中國89萬片，全球其他國家與地區(qū)193萬片，預(yù)計2025年全球晶圓產(chǎn)能242萬片，其中中國93萬片，全球其他國家與地區(qū)149萬片。

 

陳昭亮指出，2025年全球碳化硅襯底與晶圓的情況將出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，2025年6寸碳化硅晶圓需求在飽受與樂觀情形下分別為219和437萬片。根據(jù)Yole預(yù)測，車用碳化硅需求占全行業(yè)的60%，其他代表性行業(yè)，光伏、儲能、充電基建、電源、軌交等對碳化硅的需求占40%，由此推算，2025全球需要6寸碳化硅晶圓保守估計365萬片。碳化硅產(chǎn)能缺口將達(dá)到123萬片，在樂觀情形下達(dá)到的728萬片，碳化硅產(chǎn)能的缺口達(dá)到468萬片，全球碳化硅襯底與晶圓將出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。

 

陳昭亮表示，碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合更適合新能源汽車產(chǎn)業(yè)。車規(guī)功率半導(dǎo)體具有如下特征，產(chǎn)品設(shè)計高可靠性和高安全性，批量生產(chǎn)高穩(wěn)定性和一致性，供貨周期長，一般是10-15年，上述特征更適合采用IDM模式，也就是從設(shè)計、制造、封裝到做成產(chǎn)品都由一家公司完成，這種模式可以控制從芯片設(shè)計到模塊封裝的全部流程，更符合汽車對車規(guī)半導(dǎo)體高質(zhì)量的要求。目前在碳化硅領(lǐng)域國際大廠科銳、羅姆、ST都已形成了碳化硅襯底、模塊供應(yīng)體系，很多整車廠分別與上游的碳化硅材料與襯底企業(yè)簽署聯(lián)合聲明，或者戰(zhàn)略合作協(xié)議，鎖定碳化硅產(chǎn)能原因之一，原因之一是因為大家認(rèn)為IDM模式更適合新能源汽車需求。

 

同時，雖然碳化硅的晶體管帶來更大價值，陳昭亮指出這仍面臨一些技術(shù)性和商業(yè)性的挑戰(zhàn)。如晶圓價格和某些工藝的復(fù)雜性，MOS產(chǎn)品性能的提升與批量供應(yīng)能力，可靠性方面。具體來講，材料襯底方面由于碳化硅襯底生產(chǎn)效率低，成本比硅晶片高出許多，再加上后期的外延、芯片制造及器件封裝等低成品率，導(dǎo)致碳化硅器件價格居高不下。根據(jù)行業(yè)預(yù)測，目前批量化價格仍就是硅基IGBT的3-5倍。產(chǎn)品性能方面，碳化硅MOSFET制造工藝中的高質(zhì)量、低界面態(tài)的柵界面調(diào)控技術(shù)還需加強，批量制造技術(shù)與成品率需要進一步提升。從應(yīng)用端來看，碳化MOSFET似落地的時間非常短，從碳化硅落地和整車層面的應(yīng)用這一鏈條尚未打通，一些諸如短路耐受時間等指標(biāo)沒有得到足夠多的驗證，碳化硅MOSFET在車載領(lǐng)域的穩(wěn)定性和壽命等指標(biāo)還需要時間和實踐驗證。

 

最后，陳昭亮介紹了三安光電在碳化硅行業(yè)的布局與解決方案。