女孩租房開2小時空調用完100元電費引熱議：5級能耗惹不起 月薪過萬電費也交不起
近日，江蘇蘇州一女孩租房當天充值了100元電費，開著空調不到2小時發現電費已用完。對于為什么這個快，房東表示，電表壞了這種情況很多，之前也遇到過，給租客換
全球范圍內電動汽車的滲透率遠超預期，也逐漸步入追求車輛整體效率的發展階段，這也進而驅動車端對具有“三高優勢”SiC的需求大規模增長，供應端以國外為主的IDM廠商現階段都在積極擴大產能。
例如，最新的財報信息顯示，英飛凌在奧地利菲拉赫進行SiC產能爬坡，預計2025年實現營收10億歐元；ST今年10月宣布將投資7.3億歐元于意大利卡塔尼亞新建SiC襯底制造工廠，預計2023年下半年開始生產，且將在2023年實現10億美元的SiC收入；安森美則有望在2022年將SiC營收增加兩倍。
SiC尤其是SiC MOSEFT比業內此前的預期更快實現大量裝車，背后有哪些助推因素？SiC大規模上車路上還存在哪些挑戰？從硅基 IGBT切換到SiC MOSEFT的時間是否會提前？未來SiC技術和產業鏈將如何演進？這些問題的“答案”將幫助業內深度了解SiC上車的產業化尤其是上游IDM廠商的進程以及未來的方向和趨勢。
三原因成加速上車“推手”
毋庸置疑，相較硅基IGBT，SiC MOSEFT由于其電氣特性，可實現更高的耐壓與更低的損耗，為新能源汽車續航里程的提升和800V高壓平臺的落地奠定了堅實的基礎。
安森美中國區汽車現場應用工程師夏超對集微網表示：“當下，SiC能比預測得更快更多上車，主要因素可從產能結構調整、供需關系、市場營銷來進行分析：一是以安森美為代表的國際半導體廠商對供應鏈進行了高度的整合，實現了SiC器件產能的持續提升，為SiC器件的大批量上車提供了先決條件；二是安森美與眾多廠商簽訂有長期保供協議(簡稱“LTSA”)，可以在最大程度上保障車企客戶的用料需求；三是國內新能源車型正逐步向多元化發展，中高端客戶的占有率保持多年增長。碳化硅器件一方面為中高端客戶提供了更為優質的駕乘體驗，另一方面有效緩解了電動汽車的續航焦慮問題，因此廣受新能源車企的青睞。”
同時，伴隨全球越來越多的車企量產800V高壓平臺方案，SiC功率半導體也成為必然選擇。
夏超指出，800V高壓平臺的落地，對于SiC器件而言更多起到錦上添花的作用。相較于400V平臺，800V高壓平臺能夠更好地發揮SiC作為寬禁帶半導體材料的高耐壓優勢，即更高的電壓與更低的導通損耗。與此同時，高壓平臺一方面可以實現車輛的高速快充，另一方面可以降低車輛的線路傳輸損耗，這對于車輛續航的進一步提升具有正面意義。有數據表明，在如今普遍使用的400V電壓平臺下，采用SiC可提高3%-5%的效率，而在800V平臺下，SiC的優勢能發揮得更好，總體效率提升6%-8%。
成本不是唯一“攔路虎”
SiC大規模上車路上也有很多“攔路虎”，業內普遍認為首當其沖的是成本。
目前相對比較高端的20萬元甚至30萬元以上的乘用車上才會采用SiC方案。對此，Gartner相關領域的分析師對集微網表示：“成本確實是SiC落地的主要障礙。隨著器件電壓和電流值的變化，功率半導體器件的成本也會相應改變。對于類似的器件額定值，SiC MOSFET通常比硅基 IGBT貴4-7倍，同樣SiC模塊的價格比IGBT模塊貴4-7倍。”
但夏超認為，從功率半導體供應商的角度來看，成本只是限制SiC大規模上車的一個很小因素，更多是因客戶需求與SiC功率器件產能不匹配造成的結果。
“半導體行業的缺貨現在已成常態，究其原因，很多客戶在市場環境的渲染下進行了非理性地囤貨行為，與半導體廠商沒有形成良性的信任互助關系。目前SiC上車主要受限于客戶的研發能力與批產能力，因此安森美為了切實保障客戶的利益，適時推出了LTSA，與客戶形成深度綁定，極大地降低了客戶的庫存壓力，安森美還會不斷擴展產能，以滿足不同客戶的特定需求。”夏超告訴集微網。
而且，未來一長段時間內SiC MOSFET將與硅基 IGBT互補共存。夏超表示：“碳化硅MOSFET作為大功率器件，相較于硅基IGBT，更多的是起到互補作用。當前，隨著產業升級的進一步推進，對于市場的劃分更為精細化，碳化硅MOSFET在一些特定場景具有硅基IGBT所不具備的特性，因而填補了這一部分市場的空白，如電動汽車市場。但在太陽能等場景下，碳化硅MOSFET的優勢就無法完整地展現，因此碳化硅在這些場景下更多地是以混合模塊的形式出現。因此，SiC MOSFET會長期地與硅基IGBT以互補的方式相存在。所謂的沖突領域，碳化硅MOSFET更多的是作為互補單元滿足細分領域的高效率低損耗需求。”
英飛凌在最近的財報會議中也指出，車載充電器會采用硅、碳化硅、氮化鎵等方案，但也有一些市場，如風能、驅動、大家電等明顯不需要快速開關，因此IGBT是完美的解決方案。如果市場上沒有足夠的碳化硅，客戶可能寧愿降低效率或縮小范圍來推出系統，因此，IGBT具有非常重要的戰略意義。他們堅信碳化硅將在逆變器、非車載充電和太陽能的應用中占據領先地位，但IGBT的創新也還沒有結束。
頭部玩家加速垂直整合
汽車無疑是SiC最大的應用市場，且業內預計到2025年，汽車電子功率器件領域采用SiC技術的占比會超過20%，因此意法半導體、英飛凌、安森美等都在產能擴張、產業整合、技術創新等方面積極布局，以搶占領先地位。
例如，從技術方面來看，安森美作為一家全球性的企業，很早就在SiC方向進行了技術布局與產業整合，2016年對Fairchild半導體的收購和近期對GT Advanced Technologies (GTAT)的收購也極大地增強了安森美在SiC方向的設計與生產的能力。安森美最新一代的SiC芯片的性能參數，相較于上一代產品有著顯著的提升，具有更強的抗雪崩能力。新的D3 1200 V SiC 二極管系列可實現導通損耗和開關損耗的最小化，使終端的應用能效比得到提升，1200 V M3S SiC MOSFET在電氣指標等方面領先于業內。器件在開關過程中的過沖問題是設計人員的一大痛點。安森美在對SiC模塊進行優化升級后，有效削弱了其在振鈴期間的電壓過沖。因此，器件可以在同等過沖下，獲得更快的開關速度和更低的損耗，或在同等開關速度下，實現更低的損耗和更小的過沖。
眾所周知，影響到SiC器件可靠性、良率的襯底部分占整個價值量將近50%。為抓住供應鏈的“靈魂”，并提供高效可靠的功率器件，碳化硅領域的頭部玩家都紛紛加速垂直整合。夏超表示：“全球范圍內，SiC這一產業鏈目前呈現出多極化趨勢，國際大廠均通過收購等方式構建出一條從晶錠生長－晶圓外延－芯片刻蝕－電氣封裝的完整產業鏈，逐步擺脫對于單一原料來源的依賴，并在此基礎上實現有序擴產。”
放眼國內市場，目前國內相關產業鏈供應商均投入很多精力在器件及芯片的研發上。“但半導體器件不同于互聯網企業，技術壁壘高且固定資產投入比例大，要發展到一定水平還有很長的路要走。”夏超補充道。
向8英寸線轉移提升產能
面對SiC上車大規模滲透，從目前的市場看來，供應端在短期內會呈現供不應求的特點。從第三代半導體方面的進展來看，安森美在SiC襯底上可以實現6英寸和8英寸的自主生產；晶圓的生產重心正逐步從6英寸向8英寸產線轉移，這也代表了產業發展的方向。
那么，碳化硅器件制造從6英寸向8英寸的碳化硅晶圓過渡，究竟會帶來哪些具體的優勢？前述Gartner分析師表示：“未來SiC成本的下降將由8英寸襯底的引入推動。但預計不會大幅或立即顯現。同時，頂級供應商增加的制造能力將降低成本。”
夏超指出，8英寸上所能切出的芯片數量相較于6英寸要增加近80%，在生長速度相似的情況下，芯片產能將得到極大的提升，這對于緩解市場缺貨的現狀有著極為重要的意義。為此，在SiC領域，安森美正在按照規劃，逐步從原有的6英寸平臺向8英寸平臺邁進。
夏超預計在未來的兩到三年內，SiC器件的市場主流就會從6英寸轉向8英寸，這個過程不僅僅是晶體生長設備需要更新換代，后續的外延生長、晶圓刻蝕等工藝都需要同步完成升級。在制程的質量控制方面，安森美將會延續6英寸平臺的高標準，并且會對相關測試進行加嚴，切實保障芯片的品質，從而實現客戶從6英寸平臺芯片向8英寸平臺芯片的無縫切換。
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