2023碳化硅功率设备应用与测试技术会议开幕

6月15日，江苏无锡锡山经济技术开发区管委会和Insemi 由Research主办的“2023碳化硅功率设备应用与测试技术会议”正式开幕。会议聚集了国内知名的碳化硅企业，基于当前的产业发展，讨论了未来的机遇和挑战。

江苏省半导体行业协会秘书长 秦舒指出，江苏省是我国集成电路产业的重要城镇，也是集成电路产业的重要省份。截至目前，已完成芯片设计、晶圆制造、包装测试、专用设备、核心部件和关键材料的全产业链布局，十多年来产业规模居全国第一。

无锡是江苏省的关键环节。回顾历史，无锡在我国集成电路的发展中发挥着重要作用，因此被称为“黄埔军校”。近年来，随着华丰半导体、中环半导体、海力士二代等重大项目的引进和建设，无锡集成电路产业创下新高，去年总产值超过2000亿元。与此同时，第三代半导体产业已初具规模，完全覆盖了集成电路各个环节的高精度技术产业集群。 

华大半导体战略规划部总经理 王辉在《中国碳化硅产业发展的机遇与挑战》的主题演讲中指出，新能源汽车对里程的焦虑和双碳目标的实现将硅的功率性能压到了极致。因此，该行业一直在讨论如何进一步提高功率转换，以及整个设备性能的提高。目前，用新材料取代已成为主流理念。

从应用场景来看，碳化硅最大的发展窗口是新能源汽车市场。“所以对对碳化硅从业者来说，‘得车得天下’。”王辉表示，如果碳化硅企业没有抓住汽车爆发式窗口期的工业变革，在碳化硅这件事上就不一定能持续下去。从目前整个行业的发展来看，碳化硅在车载OBC、DCDC已投入使用，特斯拉、比亚迪等汽车公司也在大规模应用碳化硅设备。一些仍在开发中的车型，如中高端车型，将至少建立一个碳化硅动力平台作为备份。据华大半导体公司称，整个行业将在今年或明年爆发。

尽管如此，碳化硅需要很长时间才能完全取代硅。王辉认为，碳化硅技术速度快发展期，但整体应用仍受限于良率、成本、特点。在短时间内，碳化硅不会进入硅的某些应用领域。包括在两者重合领域较多里，渗透率也将是逐步的。

“碳化硅很贵”几乎是行业共识。但据王辉介绍，国内碳化硅公司仍面临盈利问题，根本原因是衬底和外延率不高。整个碳化硅衬底环节还有两个问题需要面对，“一是有效产能和规划产能窗口期的错位。目前碳化硅衬底材料短缺非常严重，大家都在拼命扩产，扩产后能否与市场需求一致？第二，未来五年，整个碳化硅行业可能会迁移到8英寸。我们现在的投资，包括技术迭代，能赶上窗口期吗？此外，王辉还提到，碳化硅行业只有协同创新才能降低整体成本。  

苏州汇川联合动力有限公司高级产品经理 周长国也谈到了降本的问题。他说，降低成本将成为整个新能源汽车行业的主旋律。从整车维度来看，降低成本体现在三个方面：一是继续降低零部件采购价格。零部件的采购价格有两个核心，电池和电驱动。动力电池的价格主要受原材料的影响，OEM很难压制电池的价格和成本。所以有一种现象，整车厂用现金预订电池，但在电驱动的地方，都是7、8家制造商投标一个项目，结果是不断挤压毛利润。

二是推动技术降本，主要包括电机和电控。电机的主要发展方向是高速、油冷，成本将降低15%左右；此外，深度集成的成本将达到10%～15%的降幅。第三，OEM建立自己的供应链，可以更好地掌握关键技术，控制成本，帮助OEM与供应商进行价格谈判和游戏，尤其是电动驱动，未来电动驱动的成本和价格将继续下降。

不过，周长国表示，目前OEM对整个电动驱动的降本需求有望期待是年降10%，其实是因为电动驱动行业恶性竞争，企业可以承受的空间最多只有3%的年降空间，之间会有很大的差距。

BelGaN BV CEO  以“国际SiC产业投资趋势与挑战”为主题，周贞宏发表了演讲。他回忆说，2015年、2016年投资碳化硅行业时，所有公司都很苦，因为没有人投资，也不知道市场哪一天会爆发。碳化硅虽然不是什么新鲜事，但之前的应用市场规模相当有限。

碳化硅在特斯拉Model3开始使用后，正式迎来了快速上车期。最早的特斯拉Model 3中有24个碳化硅芯片。虽然单价比IGBT贵，但碳化硅可以在整个系统层面降低成本，因为它可以使逆变器更小，节省外围电路、电感和机械部件。因此，2018年整个碳化硅行业、2019年出现缺货状态，也促成了包括材料、切割、设备在内的全国多桩并购。

此后，碳化硅市场开始爆发，从2021年约10亿美元到2027年，预计将增加到60亿美元。周贞宏指出，进入碳化硅轨道，在国际轨道上占有一席之地，口袋里没有10亿美元，很难有机会。因为碳化硅是一个以量取胜的行业，除非有突破性创新，否则具有规模效应，能颠覆所有行业。同时他表示，国内碳化硅行业主要面临两个挑战，缺乏经验，过于分散。

除了比亚迪、华润微等国内龙头企业外，许多碳化硅企业直到2019年才成立。与国际巨头相比，人员、规模和技术相对缺乏。以WOLFSPED为例，2022年新厂建设规划周期为48个月，不仅包括工厂建设时间，还包括车辆规模可靠性认证。

另外， 近年来，中国对碳化硅的投资非常大，但也非常分散。”市场竞争非常激烈，大多数没有规模和创新的公司可能很难在三到五年内生存下来。”周振宏认为，现有的碳化硅公司未来仍需要更多的合作。只有通过国内外合作，引进先进技术或创新，才能有机会从中小企业发展壮大。

onsemi中国汽车市场技术负责人 吴彤在2015年制定的碳化硅白皮书中指出，碳化硅技术主要有三个痛点。一是产能问题。无论是单芯片的生产能力还是尺寸的扩大，从6英寸到8英寸，良率的提高，疯狂的扩建工厂，都是为了实现大规模的晶片生产，降低成本。二是包装技术问题。传统的IGBT有许多优点，包括可操作性和成本，但在碳化硅领域，包装技术有许多改进和需求，这需要该行业有进一步优化和升级包装技术的空间。

第三，系统集成问题。如何通过客户端更好地应用碳化硅进行系统集成也是一个问题。由于碳化硅不是即插即用的，从系统层面，包括控制、保护，甚至整个三电系统和汽车的电气升级，可能与碳化硅密切相关，因此系统集成的升级也非常重要。 

总的来说，碳化硅技术并不那么容易，不仅仅是碳化硅芯片，芯片还需要一个包装，系统才能发挥最大的价值。封装系统的设计难度不亚于整个芯片的设计，所以随着封装的迭代，可能会有很多新技术。“我相信在未来几年，肯定会有类似的产品和碳化硅包装模式，因为碳化硅包装，每个都推出了自己的碳化硅包装，甚至我们的许多下游客户也在做自己的包装，但我相信，一旦有性能和成本特别有利的技术，未来肯定会统一世界。”

博世汽车零部件(苏州)有限公司电力半导体战略合作负责人 王俊跃说，从生产阶段来看，纯电动汽车由于电池生产排放二氧化碳，实际上高于燃料汽车，但如果时间线稍长，利用过程，即从制造、使用到报废的整个过程，新能源汽车，特别是纯电动汽车碳排放远低于燃料汽车。例如，如果电池较小，65度电池的碳排放量将比燃油汽车减少约20%。在某种程度上，尽快禁止燃油汽车销售具有重要意义。 

据博世预测，预计2023年将有更多的汽车公司逐步采用800V技术。到2025年，国内乘用车和轻型商用车的销量约为1400万辆，其中纯电量约为50%。在所有纯电动汽车中，碳化硅的渗透率将达到46%。到2029年，这一数据将更加可观。预计将有2000多万辆乘用车和轻型商用车，其中70%以上的纯电部件和60%左右的碳化硅渗透率。

据王俊跃介绍，今年以来，博世第二代产品将陆续推出，分立产品将逐步推向市场。此外，今年将提供一些与模块相关的内部模块，并在2025年左右逐步推出一些外部模块产品。据报道，博世拥有一种独特的碳化硅CSL模块技术，预计将在2023年提供样品，并在2025年左右批量生产。采用博世最新的碳化硅芯片技术的新B6 SiC模块分为两种电压等级750V和1200V，以及行业标准的Pinfin冷却和集成冷却器。同时，它还实现了相对较低的电感和更先进的烧结技术。

写在最后

以碳化硅为代表的第三代半导体被认为是中国弯道超车的重要领域。一方面，国内碳化硅的起步时间与国外相差不大，包括6英寸碳化硅材料；另一方面，由于新能源汽车产业的快速发展，碳化硅显著加速，也将推动国内产业链的进一步扩大和加强。随着汽车电气化渗透率的不断提高，国内碳化硅行业未来可以期待！