首页 / 行业

二极管进入红海，国产MOS走向量产

2023-02-24 12:28:00

近年来，随着新能源汽车、光伏、储能、数据中心、充电桩的市场快速增长，碳化硅晶圆供应紧缺的现象愈发严重，科锐、ST等国际大厂大多将产能优先给毛利较高的碳化硅MOS产品，并相继退出了国内碳化硅二极管市场。

虽然国产器件在碳化硅二极管领域已经实现大批量应用，但在碳化硅MOS方面，仅有派恩杰、泰科天润、国基南方、爱仕特等少数企业实现供货，并正在迈入大规模量产阶段。

由于短期内碳化硅单晶生长速度和碳化硅MOS的良率难以提升，自2021年起，国际大厂的碳化硅二极管对国内客户进行了断供，所以目前碳化硅器件价格大约是硅器件的4-5倍。

二极管进入红海，国产MOS走向量产

目前，国产碳化硅二极管已经能够稳定交付，整体产业链也较为完善，2025年碳化硅器件的价格有望降至硅器件的1.5倍左右，相对于硅IGBT，较高的制造成本成为了市场大规模应用的障碍。但随着越来越多硅基功率器件厂商入局碳化硅，以及大量碳化硅初创企业涌现，国内从事碳化硅二极管业务的厂商多达上百家。

由于二极管是国内碳化硅厂商的出货主力，价格也越来越低，目前国内碳化硅厂商都是贴钱卖，二极管已经成为红海市场。

而另一方面，能实现碳化硅MOS量产的企业却凤毛麟角，而新能源汽车的需求恰在于此。可以说，国产碳化硅企业能否尽快量产碳化硅MOS，并实现上车意味着能否从上百家国产碳化硅器件厂商中脱颖而出。

当前，以科锐、英飞凌、意法半导体、罗姆、三菱电机为代表的国际大厂碳化硅MOS已经实现了在主驱逆变器的量产应用，而国内碳化硅厂商才刚刚在新能源汽车OBC领域实现突破。虽然在国产碳化硅二极管领域已经实现大批量应用，但碳化硅MOS方面，仅有派恩杰、泰科天润、国基南方、爱仕特等少数企业实现量产供货。

某国内碳化硅头部企业也表示，主驱逆变器是碳化硅器件应用的主战场，也是新能源汽车的主要需求所在，虽然国产碳化硅MOS已经逐步量产，但整体技术水平与国际大厂之间仍有较大差距，可靠性也尚未进行长时间的验证，短期内在主驱逆变器上还难以实现量产。

伴随着新能源汽车的发展大潮，国际大厂产能的持续紧缺以及国产碳化硅器件在消费级、工规级、车载OBC领域的量产出货，如何保障长期供货成为了各大碳化硅厂商思考的重点。在此情况下，东芝、基本半导体、瞻芯电子、斯达半导体、扬杰科技等国内外碳化硅厂商纷纷从Fabless模式向IDM模式转型。

从全球碳化硅市场来看，科锐、英飞凌、意法半导体、罗姆、三菱电机等国际大厂垄断了中高端市场，而上述企业基本都属于IDM厂商。

IDM模式对研发效率、成本管控、产品差异化和长期供货保证非常有利，还能掌握核心工艺，如果能把碳化硅衬底、外延、设计、晶圆、封装、测试打通，就更容易受到客户的认可。

另一方面，从整个碳化硅产业链来看，从事晶圆代工的企业主要有德国的X-FAB和中国台湾的汉磊以及国内的积塔和中芯，代工资源较为稀缺。若是设计公司的技术能力不够，或者代工厂的配合度不够，就很容易造成产品的同质化。

相比硅基功率半导体，碳化硅功率半导体在开关频率、损耗、散热、小型化等方面均存在优势。随着特斯拉大规模量产碳化硅逆变器，更多的企业也开始落地碳化硅产品。

和其他功率半导体一样，碳化硅MOSFET产业链包括长晶-衬底-外延-设计-制造-封装环节。在应用方向车载领域，功率器件主要用在DCDC、OBC、电机逆变器、电动空调逆变器、无线充电等需要AC/DC快速转换的部件中（DCDC中主要充当快速开关）。

因此，在车载高压领域，由碳化硅材料制备的MOSFET和SBD组合来替代现有的硅基IGBT和FRD的组合，能有效提升功率和效率，尤其是在高频应用场景中降低开关损耗。该组合目前最有可能在电机逆变器中实现大规模应用，其次为OBC和DCDC。