最近2年，有2件事在碳化硅產(chǎn)業(yè)引發(fā)了現(xiàn)象級“刷屏”：

一是2023年3月，特斯拉宣布要“減少75%碳化硅”，模糊的用詞引發(fā)了碳化硅股市大跌，也給碳化硅行業(yè)潑了一盆冷水。

二是2024年3月，小米發(fā)布SU7，幾乎整個碳化硅產(chǎn)業(yè)都在“刷屏”，不少碳化硅企業(yè)老板還在朋友圈曬出了購車訂單，而小米“力挺”碳化硅給行業(yè)注入了新的生機(jī)。

客觀地說，小米SU7的熱度甚至在華為汽車身上都看不到，為什么碳化硅企業(yè)那么關(guān)注小米SU7？

小米SiC供應(yīng)鏈及SiC芯片用量

在3月29日的南沙碳化硅會議上，許多演講嘉賓都會主動提及小米SU7的話題，甚至還改編了雷軍的話——“做碳化硅很苦，但成功了一定很酷”。

在接受采訪時，多位行業(yè)人士表示，他們關(guān)注小米汽車主要是因?yàn)镾U7搭載了碳化硅，其中一個關(guān)注點(diǎn)就是小米的碳化硅供應(yīng)商。

3月28日的發(fā)布會上，小米發(fā)布了多個不同版本的SU7汽車，包括搭載400V電驅(qū)平臺的SU7標(biāo)準(zhǔn)版和SU7 Pro版，以及搭載800V電驅(qū)平臺的SU7 Max。

綜合多個行業(yè)人士消息可知，小米SU7的“主驅(qū)、車載電源、熱管理和充電網(wǎng)絡(luò)都搭載了碳化硅芯片”。

據(jù)某車企分析，這次小米SU7的SiC MOSFET用量非常多。其中，單電機(jī)版本約為64顆，其中主驅(qū)約36顆，OBC約14顆，高壓DC-DC約8顆，空壓機(jī)電控約6顆；雙電機(jī)版本約為112顆，其中主驅(qū)48顆，輔驅(qū)36顆，OBC約14顆，高壓DC-DC約8顆，空壓機(jī)電控約6顆。這還不包括充電樁和PTC等環(huán)節(jié)。

小米的碳化硅供應(yīng)鏈方面已經(jīng)被剖析的很徹底了，據(jù)報道，小米SU7的四驅(qū)版（SU7 Max）搭載的是匯川聯(lián)合動力的SiC電驅(qū)；其兩驅(qū)版（SU7標(biāo)準(zhǔn)版和SU7 Pro）搭載的是聯(lián)合汽車電子的400V SiC電驅(qū)。

而主驅(qū)SiC MOSFET芯片方面，匯川與英飛凌、意法半導(dǎo)體和安森美都有合作，聯(lián)合汽車電子采用博世的SiC MOSFET。

除了主驅(qū)外，此次小米SU7特別強(qiáng)調(diào)他們是全域采用碳化硅，其中：

OBC供應(yīng)商是富特科技，而SiC MOSFET芯片供應(yīng)商為Wolfspeed。

空調(diào)壓縮機(jī)控制器供應(yīng)商是致瞻科技，后者與意法半導(dǎo)體此前達(dá)成了SiC MOSFET合作。

小米汽車的SiC技術(shù)路線

外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。

一位行業(yè)人士企業(yè)告訴我們，他比較關(guān)注小米SU7的碳化硅功率模塊。據(jù)了解，匯川和聯(lián)合電子的主驅(qū)都采用了碳化硅半橋模塊。

其中，匯川自主開發(fā)的功率模塊產(chǎn)品采用熱帖、銀燒結(jié)和注塑等先進(jìn)工藝，端子采用激光焊接，雜感低至4.2nH，最高耐壓1200V，支持3-6顆芯片并聯(lián)，最大電流可達(dá)480Arms@880Vdc。

聯(lián)合電子400V碳化硅電橋也采用SiC半橋功率模塊，常規(guī)工況下可實(shí)現(xiàn)620Arms/20s峰值電流輸出，短時BOOST（超頻使用）可達(dá) 650Arms/5s。功率模塊散熱系數(shù)低（<0.1K/W），同時可實(shí)現(xiàn)更低的寄生電阻，相同電流條件下功率模塊損耗損耗可降低18%。

一家碳化硅芯片企業(yè)表示，他最為關(guān)心的是小米SU7所搭載的溝槽柵SiC MOSFET，他認(rèn)為這會進(jìn)一步打消車企對溝槽產(chǎn)品上車的顧慮。

據(jù)了解，聯(lián)合汽車電子采用博世的第二代溝槽型SiC芯片，芯片最高運(yùn)行溫度可達(dá)200℃，減少了50%的dv/dt，而且實(shí)現(xiàn)單位面積Rdson縮減30%，Rdsonsp達(dá)到140mΩ/mm2。

匯川功率模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以兼容多家SiC芯片，以保障供應(yīng)安全，除了采用英飛凌的溝槽柵SiC MOSFET外，匯川也與意法半導(dǎo)體和安森美有合作，后兩家企業(yè)主要生產(chǎn)平面柵SiC MOSFET。


小米汽車的400V SiC電驅(qū)

在交流中，一位行業(yè)人士納悶道，“為什么小米SU7要采用400V碳化硅電驅(qū)？而不是全系800V+碳化硅？”

根據(jù)雷軍的說法，這是由于市面上絕大多數(shù)的充電樁是400V電壓，為此小米SU7發(fā)布了多款搭載400V碳化硅的車型。

根據(jù)梳理，現(xiàn)階段，較為暢銷的400V碳化硅車型還有許多，包括：特斯拉Model 3、小鵬P7和蔚來ET5等。實(shí)際上，寶馬等汽車巨頭也與供應(yīng)商簽訂了750V的SiC模塊供貨協(xié)議，用于400V電驅(qū)動系統(tǒng)。

相較于IGBT電驅(qū)，400V碳化硅電驅(qū)具有效率和成本優(yōu)勢。

聯(lián)合汽車電子認(rèn)為，得益于領(lǐng)先的硬件設(shè)計和先進(jìn)的軟件調(diào)制算法加持，聯(lián)合電子400V SiC電橋可實(shí)現(xiàn)最高95.6%效率，可為OEM整車廠實(shí)現(xiàn)12.5kWh/100km的超低能耗；

而且據(jù)推算，400V車型采用碳化硅電驅(qū)，其續(xù)航可提升2-3%，以小米94度電版本（SU7 Pro）計算，可以節(jié)省1.88-2.82度電，按電池成本132美元/度電換算，電池成本大約可節(jié)省為248美元-372美元（1790-2688元人民幣）。

盡管800V超充建設(shè)在加快，但現(xiàn)階段95%的充電樁是基于400V母線電壓，隨著碳化硅芯片成本不斷下降，將有更多的400V車型采用碳化硅主驅(qū)。


SiC產(chǎn)業(yè)從6英寸向8英寸邁進(jìn)

成本高一直是碳化硅器件被吐槽的弊病，因?yàn)樘蓟柙谏a(chǎn)環(huán)節(jié)存在單晶生產(chǎn)周期長、環(huán)境要求高、良率低等問題，碳化硅襯底的生產(chǎn)中的長晶環(huán)節(jié)需要在高溫、真空環(huán)境中進(jìn)行，對溫場穩(wěn)定性要求高，并且其生長速度比硅材料有數(shù)量級的差異。

因此碳化硅襯底生產(chǎn)工藝難度大，良率不高，這直接導(dǎo)致了碳化硅襯底價格高、產(chǎn)能低的問題。

近年來，碳化硅襯底正不斷向大尺寸方向演進(jìn)，襯底尺寸越大，單位襯底可制造的芯片數(shù)量越多，單位芯片成本就越低。相比于6英寸襯底，同等條件下從8英寸襯底切出的芯片數(shù)會提升將近90%。相比于6英寸襯底，8英寸單片襯底制備的器件成本降低30%左右。

2015年Cree200mm首次發(fā)布，全球首家8寸SiC晶圓制造廠是Wolfspeed于2022年4月建成投產(chǎn)。

2022年Wolfspeed率先量產(chǎn)8英寸SiC襯底，投資13億美元，在北卡羅來納州新建8英寸SiC襯底工廠，使SiC產(chǎn)能增加10倍以上。

2022年II-VI擴(kuò)建賓夕法尼亞工廠投資64億元，襯底產(chǎn)能增加6倍。

2027年，年產(chǎn)100萬片。

2022年ST在意大利卡塔尼亞新建SiC襯底工廠，總投資7.3億歐元，年產(chǎn)能37萬片以上，實(shí)現(xiàn)40%的自主供應(yīng)。

2022年Onsemi哈德遜SiC工廠完成擴(kuò)建，襯底產(chǎn)能擴(kuò)充5倍，制備出8寸襯底樣品25年規(guī)模出貨。

2022年日本的昭和電工、Mipox等共同發(fā)起了8英寸SiC襯底項(xiàng)目，總預(yù)算約為258億日元(約14億元人民幣)。

2022年英飛凌將大幅擴(kuò)建其位于馬來西亞居林的工廠，從而建成世界上最大的8英寸SiC功率晶圓廠。

國內(nèi)外企業(yè)加速布局

目前，SiC/GaN熱度高漲，其中SiC產(chǎn)業(yè)6英寸向8英寸轉(zhuǎn)型趨勢加速，國際方面8英寸晶圓制造已邁向量產(chǎn)前夕，國產(chǎn)廠商方面則有更多更多廠家具備量產(chǎn)能力，產(chǎn)業(yè)鏈條進(jìn)一步完善成熟。

國際方面，海外大廠Wolfspeed、英飛凌、博世、onsemi等公司8英寸晶圓量產(chǎn)時間集中于2024年下半年至2026年期間。Wolfspeed目前8英寸器件已公布，預(yù)計2024年第二季產(chǎn)能利用率達(dá)20％以上；onsemi在2024年韓國廠正式運(yùn)行，該公司預(yù)計今年產(chǎn)能為去年的1.7倍；2026年產(chǎn)能規(guī)劃約為80萬片；ST預(yù)計今年碳化硅營收在20億以上；英飛凌則表示今年居林廠開始量產(chǎn)8英寸碳化硅和氮化鎵器件，預(yù)計到2027年產(chǎn)能約為80萬片，為2023年初的10倍...

國內(nèi)廠商在量產(chǎn)時間上與國際大廠仍然存在一定時間差，但是目前天岳先進(jìn)、天科合達(dá)兩家大廠已經(jīng)成功打入全球?qū)щ娦吞蓟枰r底材料市場前十榜單。天域半導(dǎo)體則在碳化硅外延片處于領(lǐng)先地位。

近日，根據(jù)中國國際招標(biāo)網(wǎng)信息顯示，天科合達(dá)北京基地正在招標(biāo)8英寸襯底量產(chǎn)線設(shè)備，包含加工產(chǎn)線的倒角-拋光-研磨-清洗及各類測試設(shè)備等產(chǎn)品。表明天科合達(dá)將進(jìn)一步布局8英寸量產(chǎn)產(chǎn)能。據(jù)悉，在今年3月20日舉行的SEMICON China 2024展會上，天科合達(dá)就已經(jīng)展出了公司的8英寸導(dǎo)電襯底（500um），8英寸導(dǎo)電襯底(350um)和8英寸的外延片產(chǎn)品。天科合達(dá)表示公司將打造襯底+外延的一體化解決方案，提供豐富的產(chǎn)品組合，為客戶提供更全面的保障和服務(wù)。

天岳先進(jìn)用液相法制備的無宏觀缺陷的8英寸襯底是業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，天岳先進(jìn)采用最新技術(shù)制備的晶體厚度已突破60mm，對提升產(chǎn)能有積極意義。在SEMICON展會中，天岳先進(jìn)也展出了6/8英寸襯底產(chǎn)品。據(jù)該公司消息，其已在8英寸碳化硅襯底上已經(jīng)具備量產(chǎn)能力，根據(jù)下游客戶需求情況合理規(guī)劃產(chǎn)品產(chǎn)銷安排。

天域半導(dǎo)體在SEMICON中重點(diǎn)展示了6/8英寸SiC外延片、SiC MOS管等產(chǎn)品。官方表示，公司于2021年開始了8英寸的技術(shù)儲備，于2023年7月進(jìn)行了8英寸外延片的產(chǎn)品的小批量送樣；超過千片的量產(chǎn)數(shù)據(jù)表明8英寸SiC外延水平與6英寸外延水平相當(dāng)。今年2月3日消息，據(jù)廣東政務(wù)服務(wù)網(wǎng)等透露，天域半導(dǎo)體“總部及生產(chǎn)制造中心建設(shè)項(xiàng)目”位于東莞市生態(tài)產(chǎn)業(yè)園，將分期建設(shè)，其中2號廠房為項(xiàng)目一期內(nèi)容，1、3號廠房為項(xiàng)目二期內(nèi)容。項(xiàng)目一期投資金額約為19.14億元，將購置71臺外延爐，搭建年產(chǎn)能約17 萬片的6 /8 英寸SiC外延片生產(chǎn)線，預(yù)計6 英寸產(chǎn)能占比約90%，8 英寸產(chǎn)能占比約10%。

此外，還有許多國產(chǎn)企業(yè)如湖南三安、南砂晶圓、晶盛機(jī)電、合盛硅業(yè)等在8英寸SiC襯底、設(shè)備等領(lǐng)域取得進(jìn)展突破。此外，爍科晶體、同光股份、乾晶半導(dǎo)體、超芯星、粵海金、東尼電子、天成半導(dǎo)體等廠商也已經(jīng)涉足8英寸SiC襯底，未來，有望誕生更多8英寸襯底材料、設(shè)備等方面的先進(jìn)技術(shù)，推動國產(chǎn)化進(jìn)程。

TrendForce集邦咨詢此前表示，從6英寸升級到8英寸，襯底的加工成本有所增加，但可以提升芯片產(chǎn)量，8英寸能夠生產(chǎn)的芯片數(shù)量約為6英寸SiC晶圓的1.8倍，向8英寸轉(zhuǎn)型，是降低SiC器件成本的可行之法。同時8英寸襯底厚度增加有助于在加工時保持幾何形狀，減少邊緣翹曲度，降低缺陷密度，從而提升良率，采用8英寸襯底能夠大幅降低單位綜合成本。各大廠商積極布局8英寸，技術(shù)方面持續(xù)突破，有助于推動良率提升，對于未來8英寸大規(guī)模普及意義重大。