第三代半导体功率器件在新能源汽车应用中的两大关键因素

2022年11月7-8日，“2022张江汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子交流会”在上海张江科学会堂隆重举行。本次会议以“智链未来 本立而道生”为主题，由上海市经信委、浦东新区科经委、自贸区张江管理局指导，《中国汽车报》社主办，张江高科、爱集微、浦东新区投资促进二中心承办，中国能源汽车传播集团支持。

“2022全球汽车电子分析师大会”持续升级打造专业、深度、全面和前瞻等核心亮点。7日的会场群贤毕至、群英荟萃，再次掀起了汽车半导体行业交流盛会和“头脑风暴”，共论和解码全球新格局下的产业脉搏动向、重要挑战和发展机遇。

在“分析师大会”的下午场中，集微咨询朱航欧以“第三代半导体在新能源汽车上的应用及展望”为主题，分享了第三代半导体在新能源汽车上的应用、市场规模，并围绕半导体优势、产业现状、动向等维度，挖掘第三代半导体在新能源汽车的发展前景。

朱航欧表示，在全球经济衰退和整个半导体下行周期背景下，新能源汽车似乎成为了一个逆势的窗口产业，2021年全球的新能源汽车销量大概672万台，集微咨询预计，2022年中国新能源汽车销量或将超过600万辆。

同时，其介绍到，平均每辆新能源汽车中的功率器件价值占到了车用半导体器件总价的55%以上，集微咨询预计，2022年中国新能源汽车功率器件市场规模将超过160亿元。

谈到新能源汽车里面的功率器件，逃不开非常火热的第三代半导体的话题。朱航欧直言，从材料端来说，第三代半导体早在十几年前以它高频、耐高压、高效的优异的材料特性，获得一些关注，只不过受限一些技术和产业的发展，下游的应用没有被打开，近两年随着上游的材料制备端、中游的进步，下游的应用逐渐被打开，包括知道的光伏、工业电源以及最为火热的新能源汽车的市场。

对于第三大半导体的优势，朱航欧表示，损耗降低、提升能源转换效率，同等电池容量有了更多的续航里程，提升整车竞争力。当然，除了技术上的优势，我们认为，第三代半导体功率器件在新能源汽车中的应用也将加速车企的新能源汽车产品升级，为新能源汽车产业开拓更加广阔的市场空间。

在活动现场，朱航欧针对SiC在电机驱动器/OBC/DC-DC中的优势表现等进行了阐述。

据了解，早在2014年，丰田就推出了SiC MOSFET，受限于当时高昂的成本和技术的不成熟，前期产业发展一直较缓。特斯拉作为整个行业的领头羊，它在2018年Modle3就搭载了全碳化硅Mosfet率变器，国内车企中，比亚迪、吉利、蔚来等也在加速SiC MOSFET逆变器的落地。

在其看来，国内新能源汽车企业首先在OBC和DC-DC中应用SiC器件，然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器。此外，多家零部件供应商发布了开发、量产SiC电驱动系统的计划，因此，上游企业扩产迅速，势必导致价格大战；中游企业锁定货源，似乎远远不够；下游企业试错机会增加，未来SiC将会有更好的发展机会。

同时，其进一步介绍到，随着大家对于充电效率和时间的敏感，绝大多数的主流车型目前将800V列为首选选择，我们看到800V的电压平台下，硅的IGBT开关损耗其实是远高于SiC的，SiC的平台它不仅仅可以解决里程焦虑的问题，而且它的充电快、动力强，虽然单个器件成本是在上升的，但是长期来看，整车的成本还是会下降的，我们预计到2025年整个800V+SiC方案渗透率将超过15%。

当然，对于SiC功率器件在新能源汽车中的细分规模，朱航欧也进行了详细介绍。其表示，SiC功率半导体首先在高性能C级及以上车型中取得应用，然后逐步渗透到B级车和部分A级轿车。根据集微咨询测算，2021年，新能源汽车SiC功率半导体市场规模约44.1亿元；2022年预计近70亿元。

到2026年，新能源汽车SiC功率半导体市场规模将接近280亿元，年均复合增长率超过45%。考虑到性能利用率及成本的原因，SiC功率器件在A级车中的渗透率不会有太大提升，A级车中SiC功率器件的市场也会保持在一个相对较小的规模水平。B级及以上车型才是SiC功率器件的主要市场。

此外，其详细介绍了GaN功率器件在新能源汽车的具体应用及优势，在其看来，新能源汽车是不同技术路线（Si、SiC和GaN）的主要争夺市场。就技术上而言，GaN电力电子器件在48V的混合动力汽车领域将拥有较强的竞争力，而且基于其成本优势，未来市场前景被业内人士看好。

对于第三代半导体在新能源汽车应用中推进的关键因素，朱航欧表示，第一毫无疑问就是可靠性问题，比如说碳化硅高频开关带来的电磁干扰，氮化镓的异质外延导致器件的可靠性的不确定性，这些问题都是我们所有企业亟待解决的问题，第二毋庸置疑就是成本问题，目前业界普遍认为第三代半导体器件降到硅两倍以内的差价会大规模替代硅的器件。

值得一提的是，在峰会上，朱航欧对全球SiC五大龙头企业现状及动向也做出了非常详细的介绍。其直言，从意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆半导体、安森美5大企业的动向可以看出，其实这5大碳化硅企业都在不停扩产垂直整合，由此可见，这5大企业其实对整个碳化硅在新能源汽车上应用抱非常乐观的态度。

而国内的企业同样在紧抓国产替代机遇积极扩产布局，龙头企业在加强上下游合作，车企在不停和碳化硅企业进行合作。最后，朱航欧直言，可以预见，不论是第三代半导体还是整个新能源汽车，在未来一定会有一个非常好的发展前景。

器件核心汽车电子科学会堂

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