近来，DIGITIMES Research给出了一组数据：估量到2025年，电动轿车用碳化硅（SiC）功率半导体将占SiC功率半导体总商场的37%以上，高于2021年的25%。
SiC 是制造高温、高频、大功率、高压器材的抱负资料之一，令其成为新能源轿车的抱负挑选。与传统解决计划比较，根据SiC的解决计划使体系功率更高、分量更轻，且结构更紧凑。
在电动轿车中，SiC功率半导体首要用于驱动和操控电机的逆变器、车载充电器和快速充电桩。关于逆变器而言，800V高压运转架构下的SiC功率半导体比传统硅器材的全体体系功率高8%。SiC功率半导体也使得散热体系规划更简略，机电结构的空间更小。关于车载充电和快速充电桩，SiC功率半导体与传统硅器材比较，在充电进程中减少了能量丢失，也减少了所需的电容和电感的数量。
SiC比硅更薄、更轻、更细巧，商场运用范畴倾向1000V以上的中高压规模。车用半导体中，SiC是未来趋势，现在，xEV车中的主驱逆变器仍以IGBT+硅FRD为主，考虑到未来电动车需求更长的行进路程、更短的充电时刻和更高的电池容量，SiC基MOSFET将是大势所趋。SiC有望进步3%-5%的逆变器功率，然后下降电池本钱。
SiC行业龙头Cree估量到2022年，SiC在电动车用商场空间将快速增长到24亿美元，是2017年车用SiC全体收入（700万美元）的342倍。
现在来看，车用功率半导体器材中，仍以硅基IGBT为主，而SiC基MOSFET代表着未来，由于它功能更强，但现在推行的最大妨碍便是高本钱。但是，跟着整车动力电池包越来越大、电机最大功率/峰值扭矩越来越高，SiC基MOSFET的优势就越明显。
要想充分发挥MOSFET的优势，就需求操控承压层深度和掺杂浓度等技能参数，以取得更高的作业电压、最大功率和归纳功率。现在，SiC基MOSFET体系的归纳功率（以逆变器功率核算）约为98%，在运用层面，SiC基MOSFET比较于硅基IGBT具有本征优势。
SiC 运用到电动轿车的逆变器、OBC、DC/DC时，更低的阻抗可带来更小的尺度，更高的作业频率能够有用下降电感、电容等元器材的尺度，且更耐高温，能够减小冷却体系的尺度，终究带来的是体系级的体积缩小和本钱的下降。
车用SiC器材
SiC用在车用逆变器上，能够大幅度下降逆变器尺度和分量，做到轻量化与节能。在相同功率等级下，全SiC模块的封装尺度明显小于硅模块，一起也能够使开关损耗下降75％（芯片温度为150° C）。在相同封装下，全SiC模块具有更高的电流输出才能，支撑逆变器到达更高功率。
特斯拉的Model 3选用了意法半导体和英飞凌的SiC逆变器，是第一家在主逆变器中集满足SiC功率模块的车企。2017年12月，罗姆为VENTURI车队在电动轿车全球尖端赛事“FIAFormula E”锦标赛中供给了选用全SiC功率模块制造的逆变器，使逆变器尺度下降了43%，分量减轻了6kg。
逆变器现已开端运用IGBT+SiC SBD的混合计划，估量全SiC的逆变器将从2023年开端在干流豪华车品牌中量产。
据Cree测算，SiC逆变器能够进步5-10%的续航，节约400-800美元的电池本钱（80kWh电池、102美元/kWh），与新增200美元的SiC器材本钱抵消后，能够完成至少 200美元的单车本钱下降。据罗姆测算，到2026年，简直一切搭载800V动力电池的车型选用SiC计划都将更具本钱优势。
此外，车载OBC和DC/DC，现已开端选用SiC器材，比方PFC电路中二极管切换改为了SiC SBD，或许将OBC的DC/DC原边电路MOSFET管改为SiC MOSFET。全SiC计划也有望从 2021年开端量产。
新能源车的功率操控单元（PCU）是轿车电驱体系的中枢神经，办理电池中的电能与电机之间的流向和传递速度，传统PCU运用硅基资料制成，强电流与高压电穿过硅制晶体管和二极管的时的电能损耗是混合动力车最首要的电能损耗来历，而运用SiC则可大大下降这一进程中的能量丢失。
将传统PCU装备的硅二极管换成SiC二极管，硅IGBT换成SiC MOSFET，就能够下降10%的总能量损耗，一起也能够大幅下降器材尺度，使车辆更为紧凑。
SiC功率器材也在加快融入车载充电器范畴，已有多家厂商推出了面向HEV/EV等电动轿车充电器的SiC功率器材。据Yole计算，这一商场在2023年之前可坚持44%的增长速度。
厂商动态
Cree一直在活跃扩展其SiC衬底产能并将事务重心从LED向功率器材搬运，成为群众FAST（未来轿车供给链）项目协作伙伴，和安森美签署了多年期协议，为其供给6英寸衬底和外延片，并扩展了和意法半导体的协作规模，增加了订单。
其它厂商方面，丰田和电装、富士、三菱协作开发SiC基MOSFET，博世拟用其坐落罗伊特林根的半导体制造厂出产SiC晶圆。
在我国，华为战略出资了山东天岳，北方华创向天岳批量供给出产6英寸SiC晶圆的单晶炉，能够操控产品缺点状况。此外，比亚迪也在进行SiC基功率半导体相关技能研制。
整车厂方面，从特斯拉Model 3车型2018年销量反推，SiC基MOSFET单车价值约为1300美元，考虑到能效进步对平等工况续航条件下动力电池用量的节约效果，估量运用SiC基 MOSFET比硅基IGBT总本钱进步100-150美元。
关于定位在10万元及以下的车型来说，运用SiC基MOSFET仍有必定本钱压力；关于定位在30万元及更高的车型而言，鉴于顾客对工况续航、整车动力性的要求较高，动力电池搭载量较大，电机最大功率/峰值扭矩较高，SiC基MOSFET对整车极限功能的进步有很大协助。
现在来看，Model 3是SiC基MOSFET在新能源轿车上运用的成功事例，其电控体系共搭载了24个650V、100A的SiC基MOSFET功率模块，每个模块有两个芯片并联组成。
特斯拉在规划电控进程中，充分考虑了回路电感对开关速度、开关损耗、电气可靠性和功率密度的影响，使得以SiC基MOSFET为中心的高效电控体系成为整车低电耗的有力保证。
Model 3是首款逆变器选用SiC功率器材的纯电动车型，由ST定制，耐压650V，由规范的三个半桥功率开关拓扑构成，单桥臂由4颗单管的小模块构成，每个模块由两个SiC die构成。
本钱操控
现在，限制SiC功率器材大规模运用的首要妨碍依然是本钱，受制于上游晶圆产能缺乏、晶圆缺点面积较大等原因，现在SiC功率器材的价格是硅的5-10倍。
本钱问题首要源于低效的晶体生长进程，传统硅晶圆制造是将多晶硅在1500℃左右消融后，将籽晶放入其间边匀速旋转边向上提拉构成约2m的硅锭，再进行切开、倒角、抛光、蚀刻、退火等操作，然后构成晶圆。而SiC晶锭的制造比硅低效许多，遍及选用PVT 法，将固态 SiC加热至2500℃进步后，在温度稍低的高质量SiC籽晶上从头结晶而成。
SiC晶圆的尺度迭代与硅比较仍处于前期阶段，现在Cree、ST等干流厂商都现已量产6英寸晶圆，并同步进行8英寸的研制，计划最早于2022年量产8英寸晶圆。单片8英寸晶圆芯片产值可到达6英寸的1.8倍，但一起也面临着缺点密度变高级难题。
不过，2022年有望成为SiC价格下降的转折点，由于干流豪华车品牌开端量产选用SiC计划的车型，这将大幅进步Cree等衬底厂商8英寸线的产能利用率。到2025年，SiC器材价格有望下降到当时水平的1/4-1/3，结合电池本钱的节约，SiC的性价比将明显进步。
我国商场
来自ev sales的数据显现，2019年全球新能源轿车销量为215万辆，我国商场销量到达116万辆，占全球比重达54%。
据计算，2020年、2023年、2025年，我国新能源轿车产值分别为160万辆、320万辆、480万辆。2020-2022年，只要少部分B级及以上车型选用SiC基MOSFET，其他车型选用硅基IGBT，估量2023年是8英寸SiC衬底技能商业化开始老练之年，到时，适当数量的B级及以上车型将选用SiC基MOSFET，A级及以下车型仍运用硅基IGBT。SiC基 MOSFET本钱每年下降2%。
据中信建投证券估量，到2025年，我国新能源轿车用功率器材商场规模在100亿元以上，其间硅基IGBT逾70亿元，SiC基MOSFET近40亿元。
获益于混动和新能源轿车销量快速增长，以及新能源双积分方针推进，国内轿车功率半导体将坚持旺盛的商场需求。中长期来看，SiC基MOSFET发展潜力巨大，值得等待。
