隨著全球?qū)﹄妱?dòng)汽車(chē)接納度的逐漸提高，碳化硅(SiC)在未來(lái)的十年里將迎來(lái)全新的增長(zhǎng)機(jī)遇。預(yù)計(jì)，將來(lái)功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)商和汽車(chē)行業(yè)的運(yùn)作商會(huì)更積極地參與到這一領(lǐng)域的價(jià)值鏈建設(shè)中來(lái)。

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碳化硅功率器件采用的是一種名為SiC的高級(jí)半導(dǎo)體材料，它與傳統(tǒng)的硅材料相比有著不少突出的優(yōu)勢(shì)。

這些優(yōu)勢(shì)源于它的技術(shù)性能上的突破，如能在更高溫度和電壓下正常工作、降低開(kāi)關(guān)時(shí)的能耗以及提升整個(gè)電子系統(tǒng)的效率。SiC卓越的熱穩(wěn)定性也讓它能在極端環(huán)境下可靠運(yùn)行，非常適合高功率應(yīng)用場(chǎng)景。

SiC器件的種類(lèi)繁多，包括雙極結(jié)型晶體管(BJT)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)和二極管等，這些設(shè)計(jì)都是為了最大限度地發(fā)揮SiC材料的獨(dú)特性能。

SiC器件在可再生能源、電力電子、汽車(chē)和電信等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于高性能解決方案的需求也在不斷上升。特別是在汽車(chē)領(lǐng)域，隨著車(chē)輛的電氣化水平提高，對(duì)于管理電能的SiC器件的需求也在日益增長(zhǎng)。例如，配備電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的汽車(chē)需要先進(jìn)的電源方案來(lái)最大化駕駛里程并提升車(chē)輛性能。

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推動(dòng)碳化硅功率器件市場(chǎng)增長(zhǎng)的因素有很多。首先，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)著眾多行業(yè)尋求更高效的能源解決方案以減少環(huán)境影響，SiC器件以其卓越的能效，在這種趨勢(shì)下變得格外受歡迎。

再加上，可再生能源行業(yè)的擴(kuò)大，需要更多能夠高效處理和轉(zhuǎn)換大量能量的電力設(shè)備，如太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它們都能極大地從SiC器件提升的效率中受益。

電動(dòng)汽車(chē)的普及率不斷攀升也帶動(dòng)了對(duì)電力電子組件需求的增加。到2030年，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)和SiC市場(chǎng)都將實(shí)現(xiàn)廣泛的增長(zhǎng)。據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)到2030年將以復(fù)合年增長(zhǎng)率飆升，銷(xiāo)量有望達(dá)到6400萬(wàn)輛，是2022年銷(xiāo)售量的四倍。

在這樣一個(gè)活躍的市場(chǎng)環(huán)境下，確保電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)零部件的供應(yīng)能跟上電動(dòng)汽車(chē)需求快速增長(zhǎng)的步伐至關(guān)重要。與傳統(tǒng)硅基產(chǎn)品相比，用在電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)（尤其是逆變器）、DC-DC轉(zhuǎn)換器和車(chē)載充電器中的SiC金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)能夠提供更高的切換頻率。

這種性能的差異有助于提升效率，延長(zhǎng)車(chē)輛的續(xù)航能力，并降低動(dòng)力系統(tǒng)在電池容量和熱管理方面的總體成本。這些因素對(duì)于電池電動(dòng)汽車(chē)(BEV)尤為重要，因?yàn)榈?030年，BEV將占到大部分電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)量。半導(dǎo)體行業(yè)的參與者，比如制造商和設(shè)計(jì)師，以及汽車(chē)行業(yè)的運(yùn)作商正被看作是抓住電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)機(jī)遇，創(chuàng)造價(jià)值并獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵力量，他們正面臨著電氣化時(shí)代的重大挑戰(zhàn)。

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目前，全球碳化硅器件領(lǐng)域約占有兩十億美金的市場(chǎng)規(guī)模，而根據(jù)預(yù)測(cè)，到了2030年，這一數(shù)字有望飆升至110億至140億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)26%。電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，加上其逆變器對(duì)SiC材料的偏好，預(yù)示著將來(lái)電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)⑽{SiC功率器件需求的70%。其中，中國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的渴望最為旺盛，預(yù)計(jì)將推動(dòng)國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)制造業(yè)中約40%的碳化硅需求。

特別是在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，動(dòng)力系統(tǒng)的種類(lèi)、電池電動(dòng)汽車(chē)(BEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(HEV)或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(PHEV)，以及400伏或800伏的電壓等級(jí)，都在決定SiC應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及其普及程度。800伏的純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，因其對(duì)效率的極致追求，更可能采納基于SiC的逆變器。

預(yù)計(jì)到2030年，純電動(dòng)車(chē)型將在電動(dòng)汽車(chē)總產(chǎn)量中占比達(dá)到75%，相比之下2022年這一數(shù)字為50%。而HEV和PHEV將占據(jù)剩余的25%市場(chǎng)份額。屆時(shí)，800伏動(dòng)力系統(tǒng)的市場(chǎng)普及率預(yù)計(jì)將超過(guò)50%，而在2022年，這個(gè)數(shù)字還不到5%。

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局上，SiC領(lǐng)域的主要玩家傾向于垂直整合模式，而市場(chǎng)集中度的現(xiàn)狀也印證了這一趨勢(shì)。目前，市場(chǎng)大約60%-65%的份額被數(shù)家領(lǐng)先企業(yè)所控制。預(yù)計(jì)到2030年，中國(guó)市場(chǎng)將繼續(xù)保持其SiC供應(yīng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

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目前，中國(guó)市場(chǎng)約80%的SiC晶圓和95%以上的器件，均由國(guó)外制造商提供。通過(guò)晶圓到器件的垂直整合，可以實(shí)現(xiàn)5%-10%的產(chǎn)量提升和10%-15%的利潤(rùn)率增加。

當(dāng)前的轉(zhuǎn)變是，從6英寸晶圓生產(chǎn)過(guò)渡到8英寸晶圓的使用。預(yù)計(jì)這一材料的采用將從2024年或2025年開(kāi)始，到2030年達(dá)到50%的市場(chǎng)滲透率。美國(guó)市場(chǎng)預(yù)計(jì)也將在2024年至2025年間啟動(dòng)8英寸晶圓的批量生產(chǎn)。

即便在初期，8英寸晶圓因產(chǎn)量較低而價(jià)格較高，但隨著制造工藝的進(jìn)步和新技術(shù)的采用，預(yù)計(jì)未來(lái)十年中，主要制造商之間的差距會(huì)逐步縮小。由此，8英寸晶圓的產(chǎn)量預(yù)計(jì)會(huì)快速增長(zhǎng)，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)通過(guò)升級(jí)到更高尺寸的晶圓，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。

然而，盡管碳化硅功率器件市場(chǎng)的未來(lái)前景廣闊，它的成長(zhǎng)之路也充滿(mǎn)挑戰(zhàn)和機(jī)遇。這個(gè)市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)得益于全球?qū)μ岣吣苄А⒓夹g(shù)進(jìn)步、應(yīng)用性能提升以及對(duì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的日益重視。

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SiC的增長(zhǎng)源于對(duì)電動(dòng)汽車(chē)需求的持續(xù)激增，為整個(gè)價(jià)值鏈帶來(lái)了豐富的機(jī)遇。這項(xiàng)新興技術(shù)正在逐步改變電力電子行業(yè)的面貌，與傳統(tǒng)的硅基設(shè)備相比，具備明顯的優(yōu)勢(shì)。

電動(dòng)汽車(chē)的快速普及和碳化硅在這一增長(zhǎng)市場(chǎng)中扮演的重要角色，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈各參與方產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。對(duì)于參與者而言，它們?cè)诓粩嘧兓腟iC市場(chǎng)中的定位，需要考慮多種因素。當(dāng)下的半導(dǎo)體市場(chǎng)更為成熟，對(duì)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)具有迅速的響應(yīng)能力。

在此背景下，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)均能從對(duì)變化的持續(xù)監(jiān)控和策略的靈活調(diào)整中獲益。盡管增長(zhǎng)迅猛，SiC市場(chǎng)仍面臨著生產(chǎn)成本高和制造復(fù)雜性的挑戰(zhàn)，限制了其大規(guī)模應(yīng)用的可能性。不過(guò)，持續(xù)的創(chuàng)新和研發(fā)投入有利于降低成本和提高設(shè)備的普及率。

供應(yīng)鏈?zhǔn)荢iC面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)，從器件供應(yīng)到晶圓生產(chǎn)，再到系統(tǒng)集成，這些環(huán)節(jié)中的任何一個(gè)都可能因地緣政治或供應(yīng)安全的考慮，需要重新設(shè)計(jì)更具適應(yīng)性的采購(gòu)策略。

機(jī)遇的話(huà)，隨著數(shù)字化和人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)更高級(jí)的電源解決方案的需求不斷增強(qiáng)，而SiC功率器件在其中扮演了關(guān)鍵角色。SiC技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步將對(duì)多個(gè)行業(yè)產(chǎn)生廣泛影響，塑造電力電子行業(yè)的未來(lái)。同時(shí)，技術(shù)創(chuàng)新和成本降低將讓SiC技術(shù)更易于普及，并為其在電子市場(chǎng)中的更廣泛應(yīng)用鋪平了道路。