发布时间:2026-03-28 15:51:08 人气:

重点回顾|从华为入场IGBT看国内IGBT发展现状
华为入场IGBT推动了国内IGBT领域的技术研发与自主化进程,当前国内IGBT市场规模增长迅速,但产量仍供不应求,高端产品依赖进口,国产化需求迫切。具体分析如下:
华为入场推进IGBT发展
华为已开始从IGBT厂商挖人,自主研发IGBT器件。目前华为所需的IGBT主要从英飞凌等厂商采购,受中美贸易战影响,为保障产品供应不受限制,华为开始涉足功率半导体领域。
在二极管、整流管、MOS管等领域,华为正在积极与安世半导体、华微电子等国内厂商合作,但在高端IGBT领域,由于国内目前没有厂家具有生产实力,华为只能开始自主研发。
碳化硅和氮化镓是未来功率半导体的核心发展方向,为了发展功率半导体,华为也开启了对第三代半导体材料的布局。华为旗下的哈勃科技投资有限公司投资了山东天岳先进材料科技有限公司,持股10%,山东天岳是我国第三代半导体材料碳化硅龙头企业。
IGBT国内现状
全球市场格局:目前全球IGBT市场主要被国外公司所占领,2017年全球IGBT市场中,Infineon以27.1%的市占率排名第一,三菱以16.4%排名第二,富士电机市占率为10.7%,全球前5公司市占率达67.5%,行业集中度较高。
市场规模增长:2018年全球IGBT市场规模达58.36亿美元,较2017年的52.55亿美元增长11.06%。国内方面,2018年国内IGBT市场规模达261.9亿元,较2017年的132.5亿元大增97.66%。随着轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域的加速发展,国内IGBT需求迎来爆发,近几年国内IGBT市场规模呈加速增长趋势。
IGBT国内产量供不应求
行业加速增长:受IGBT市场需求大幅增长推动,国内IGBT行业近年开启加速增长。除华为开始布局之外,比亚迪微电子、中车时代半导体、斯达股份、士兰微等部分企业已经实现量产,并在市场上有不错表现。此外,华微电子、扬杰科技、捷捷微电以及台基股份等纷纷向MOSFET与IGBT领域突围,部分下游应用厂商也向上游IGBT领域布局。
供需缺口大:尽管国内有众多厂商加入IGBT产品布局,但国内IGBT市场依然产量较低,与国内巨大需求相比供不应求。2018年国内IGBT产量1115万只,较2017年的820万只增加了295万只,同比增长36%。但2018年国内IGBT产品需求达7898万只,供需缺口达6783万只,国内产量严重不足。
小结
国产化替代进展:目前,白色家电、逆变器、逆变电源、工业控制等国内中低端市场已经逐步完成了国产化替代,不过,在新能源汽车、新能源发电、智能电网等要求非常高的领域,国内IGBT厂商有待突破。在新能源汽车领域,比亚迪微电子、斯达股份、上汽英飞凌等厂商的IGBT模块产品已经出货,中车时代半导体的汽车用IGBT产品也已送样测试;在国家电网方面,除中车时代半导体的IGBT产品已进入市场外,2019年10月份,国电南瑞宣布与国家电网有限公司下属科研单位全球能源互联网研究院有限公司共同投资设立南瑞联研功率半导体有限责任公司,实施IGBT模块产业化项目。
国产化需求迫切:由于IGBT行业存在技术门槛较高、人才匮乏、市场开拓难度大、资金投入较大等困难,国内企业在产业化的进程中一直进展缓慢。我国功率半导体市场占世界市场的50%以上,是全球最大的IGBT市场,但IGBT产品严重依赖进口,在中高端领域更是90%以上的IGBT器件依赖进口,IGBT国产化需求已是刻不容缓。
华为入股的半导体上市公司
华为入股的半导体上市公司有天岳先进、东微半导、华海诚科、思瑞浦、灿勤科技。
在材料领域,天岳先进(688234)是国内碳化硅衬底龙头,全球市占率前三,华为哈勃持股6.34%,产品用于新能源汽车、5G基站等领域,2025年上半年营收同比增长42%。
设备与制造方面,东微半导(688261)是国内超级结MOSFET功率器件领军企业,哈勃投资为第六大股东,持股6.6%,产品应用于新能源汽车、光伏逆变器,2024年净利润同比增长35%;华海诚科(688535)是国内稀缺的半导体封装材料厂商,华为持股8%,布局FC底填胶与液态塑封料,客户包括长电科技、通富微电,2025年全球市占率突破5%。
设计与封测环节,思瑞浦(688536)是模拟芯片龙头,哈勃投资早期入股,华为为第一大客户,2024年营收占比超40%,产品覆盖信号链与电源管理芯片,2025年研发投入占比提升至22%;灿勤科技(688182)是微波介质陶瓷元器件核心供应商,5G滤波器市占率国内第一,哈勃持股3.44%,华为订单贡献2024年营收的38%。
此外,麦克奥迪(300341)虽未明确华为有直接入股,但控股股东亦庄控股旗下半导体资产存在注入预期,公司2025年业绩说明会提及“整合检测资源”战略,与华为产业链协同效应显著。需注意,半导体行业受技术迭代、政策变化影响较大,投资需综合判断。
华为入股雅博股份了吗
华为未直接入股雅博股份,二者无直接股权关联。雅博股份主要从事建筑金属围护系统、光伏支架等业务,华为作为科技巨头,其投资布局多集中在半导体、通信设备、智能终端等领域,二者业务协同性较弱。
一、股权关系核实
1. 雅博股份公开信息显示,其前十大股东以自然人、机构投资者为主,未出现华为或其关联主体的持股记录。
2. 华为的对外投资主体(如哈勃科技投资有限公司)主要聚焦半导体产业链、人工智能等领域,未披露对雅博股份的投资动作。
二、业务合作可能性
1. 雅博股份的光伏支架业务与华为的光伏逆变器、智能光伏解决方案存在潜在合作空间,但公开信息中无二者合作的官方公告。
2. 若存在业务合作,需以双方正式发布的合作协议或公告为准,目前无此类公开信息。
三、市场传言澄清
1. 网络上关于“华为入股雅博股份”的传言多为不实信息,缺乏权威信源支撑。
2. 投资者可通过雅博股份的定期报告、华为的官方发布渠道核实真实信息,避免不实传言误导决策。
阿牛智投:“三巨头”入局碳化硅赛道,板块机会值得重点关注
比亚迪、华为、宁德时代“三巨头”入局碳化硅赛道,板块机会值得重点关注,行业呈现高景气与高增长趋势。以下从巨头布局动向、行业特性、板块财务数据三方面展开分析:
一、“三巨头”入局动向与行业地位比亚迪:近期通过工商变更成为东莞市天域半导体科技有限公司新增股东。天域半导体是中国首家从事碳化硅外延晶片研发、制造及市场营销的企业,也是首家获得汽车质量认证(IATF 16949)的碳化硅半导体材料供应链企业,在汽车级碳化硅材料领域具有先发优势。图:碳化硅板块平均收入趋势(来源:点掌财经)华为:旗下深圳哈勃科技投资合伙企业于2021年入股天域半导体,通过资本布局提前锁定碳化硅材料供应链资源,为其在5G通讯、新能源汽车等领域的芯片需求提供支撑。宁德时代:宣布投资深圳市重投天科半导体有限公司,持股比例约6.82%,推动后者注册资本增至22亿元。重投天科专注于第三代半导体碳化硅晶片研发、生产与销售,是新能源电力电子领域的关键材料供应商。二、碳化硅行业特性与战略价值材料优势:碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料,具有耐高压、耐高温、低损耗等特性,相比传统硅基材料可提升器件效率3-5倍,减少能量损耗70%以上,适用于极端工作环境。应用场景:新能源汽车:800V高压平台普及推动电机控制器主驱逆变器从硅基IGBT向碳化硅MOS替换,单车碳化硅价值量超千元,需求呈爆发式增长。
5G通讯:基站功率放大器对高频、高效材料需求迫切,碳化硅可显著降低能耗并提升信号稳定性。
电力电子:光伏逆变器、工业电机驱动等领域对高功率密度器件的需求,推动碳化硅渗透率持续提升。
政策支持:碳化硅被列入国家“十四五”规划战略性新兴产业目录,多地政府出台专项补贴政策,加速国产化替代进程。三、板块财务数据验证高景气度收入与利润增长:平均收入:板块平均收入达12.97亿元,同比增长17.99%,毛利率提升至20.60%(同比+8.71%),显示企业定价权增强与成本控制优化。
平均净利润:板块平均净利润1.20亿元,同比增长18.99%,净利润率达9.22%(同比+0.88%),盈利质量持续改善。
图:碳化硅板块平均净利润趋势(来源:点掌财经)订单与负债结构:平均预收账款:板块平均预收账款3.49亿元,同比激增65.68%,表明下游客户抢先锁定产能,行业进入供不应求阶段。
资产负债率:平均资产负债率降至39.09%(同比-7.19%),企业财务杠杆降低,抗风险能力增强。
图:碳化硅板块平均预收账款趋势(来源:点掌财经)四、行业未来展望与投资逻辑技术迭代驱动:随着8英寸碳化硅晶片量产技术突破,单片芯片成本有望下降50%以上,进一步加速其在新能源汽车、光伏等领域的渗透。巨头协同效应:比亚迪、华为、宁德时代等企业通过资本入局,可推动上下游产业链协同创新,缩短材料-器件-终端应用的验证周期。国产化替代空间:目前全球碳化硅市场90%份额被海外企业垄断,国内企业通过技术攻关与产能扩张,有望在未来3-5年实现30%以上的国产化替代率。结论:碳化硅板块在巨头资本加持、技术迭代加速、下游需求爆发三重驱动下,已进入高速成长期。板块收入、利润、订单数据均验证行业高景气度,建议重点关注具备核心技术、产能扩张能力及客户绑定优势的龙头企业。
华为持股6.59%,这家功率半导体厂商成功闯关科创板
东微半导体股份有限公司成功闯关科创板,华为旗下哈勃投资持有其6.5913%的股份,为第六大股东。以下是详细介绍:
一、东微半导体科创板上市进展12月21日,证监会发布消息称,按法定程序同意东微半导体科创板首次公开发行股票注册。东微半导体及其承销商将分别与上海证券交易所协商确定发行日程,并陆续刊登招股文件。
其招股说明书(注册稿)显示,此次拟募集资金9.39亿元,扣除发行费用后将投资于以下项目:
超级结与屏蔽栅功率器件产品升级及产业化项目新结构功率器件研发及产业化项目研发工程中心建设项目科技与发展储备资金二、华为哈勃投资持股情况投资时间与金额:2020年4月,哈勃投资与东微半导体股东签署《增资协议》,向东微半导体投资7530万元。持股比例与地位:目前,哈勃投资持有东微半导体6.5913%的股份,为第六大股东。三、东微半导体公司概况成立时间与性质:东微半导体成立于2008年,是一家以高性能功率器件研发与销售为主的技术驱动型半导体企业。产品领域:产品专注于工业及汽车相关等中大功率应用领域,是国内少数具备从专利到量产完整经验的高性能功率器件设计公司之一。国产化替代成果:在应用于工业级领域的高压超级结和中低压功率器件产品领域实现了国产化替代。四、东微半导体发展历程与成就技术研发成果2016年4月,推出GreenMOS系列超级结MOSFET产品,打破国外厂商在充电桩功率器件领域的垄断地位。
2021上半年度,实现IGBT产品的量产与销售,产量为18.98万颗,销量为2.52万颗。
积极布局第三代半导体材料,实现碳化硅功率器件的样品,并于2021年7月立项第三代半导体SiC功率器件自主研发项目,目前该项目尚处于立项阶段。
财务表现受益于新能源汽车充电桩、通信电源、光伏逆变器等终端市场需求快速提升,2018 - 2020年,营收分别为1.53亿元、1.96亿元、3.09亿元,净利润分别为1890.70万元、815.81万元、2040.26万元。
2021年1 - 9月,营收为5.59亿元,同比增长183.11%。
五、华为参股其他半导体企业科创板上市进展除了东微半导体之外,近期华为参股投资的多家半导体企业科创板上市申请均取得了重要进展:
东芯半导体:存储芯片领域“新锐势力”,已于12月10日正式登陆科创板,目前市值已超200亿元。唯捷创芯:射频芯片厂商,已提交注册。山东天岳先进:第三代化合物半导体厂商,科创板上市申请于近日获得证监会通过。模似芯片上市公司
以下是A股部分模拟芯片上市公司:
综合型龙头企业圣邦股份(300661):国内“模拟芯片第一股”,产品覆盖信号链和电源管理两大领域,有数千款产品,部分性能达国际先进水平,被视为“中国版TI”,是国产替代核心受益标的。思瑞浦(688536):信号链芯片领军企业,高精度ADC/DAC技术领先,与华为哈勃深度合作,客户集中在通信、工业等高端领域,盈利能力突出。细分领域强者纳芯微(688052):数字隔离芯片国内市占率35%,光伏逆变器芯片市占率超50%,车规级产品绑定大陆集团等国际Tier1供应商。艾为电子(688798):消费电子音频功放芯片市占率82%,触控反馈芯片占消费电子市场30%,全球首款数字智能K类功放芯片已量产。杰华特(688141):电源管理芯片龙头,适配AI服务器及汽车电子,2025年Q1营收同比增长60.42%,新品替代TI竞品加速。业绩增长突出企业思瑞浦:2025年中报归母净利润同比增长显著,高精度ADC技术打破TI/ADI垄断,毛利率达46%。敏芯股份(688286):MEMS传感器全产业链国产化,2025年中报归母净利润同比增长171.65%。2025年9月商务部对原产于美国的模拟芯片发起反倾销调查,国产替代进程或加速,行业发展前景值得关注。不过,半导体行业受技术迭代、市场需求等因素影响较大,投资需谨慎评估企业长期竞争力及行业风险。
华为投资了一家,清华系SiC领域“光刻胶”公司
华为投资了清华系SiC领域“光刻胶”公司——北京清连科技有限公司
近日,北京清连科技有限公司宣布完成数千万元新一轮融资,本轮融资新增股东包括冯源资本、哈勃科技(华为旗下)以及元禾控股,老股东光速光合也持续追投。其中,哈勃投资后成为清连科技的第八大股东,持股比例1.0542%。
清连科技致力于高性能芯片高可靠封装解决方案,主要业务涵盖封装材料和封测设备的研发、生产、销售及封装工艺开发、器件可靠性评价四大板块。其核心研发团队均博士毕业于清华大学,并与北京工业大学形成战略合作,是国际上最早(2005年)研究银/铜烧结技术团队之一。团队依托近20年纳米金属烧结材料与封装设备研发基础,开发了全系列银/铜烧结材料与配套解决方案。
银/铜烧结技术:高性能芯片封装的核心
银/铜烧结技术是第三代半导体碳化硅(SiC)为代表的高性能芯片封装的核心技术,类似于“光刻胶”,技术门槛高。该技术涉及到使用银或铜颗粒作为半导体芯片的键合材料,在烧结过程中通过界面金属原子的互扩散形成烧结层。
传统封装互连材料的电子器件普遍存在高电场故障率高、可服役温度低等问题。而银/铜烧结技术则能很好地解决这些问题。银烧结具有低的电阻率(低于常规焊料)和高热导率(常规焊料的4倍以上),并且具有低的工艺温度(约250 ℃)和高的理论工作温度(961 ℃),在新能源汽车、光伏、5G基站、高铁等领域得到广泛应用。然而,银作为贵金属,其成本相对较高。相比之下,铜烧结技术以其成本效益和热膨胀系数匹配性受到市场关注。与银烧结相比,铜烧结在导电性和导热性上相近,但成本更低,有助于降低SiC模块的整体封装成本。
清连科技的发展
清连科技在银/铜烧结技术方面取得了显著成果。其具有独立知识产权的银烧结产品已通过车规级认证并形成批量订单,铜烧结产品也已成功向国内外众多头部客户提供制样并完成验证。清连科技是国内外极少数掌握铜烧结全套解决方案(封装材料+封装设备+工艺开发)的硬科技公司之一,有望改变第三代半导体封装用纳米金属烧结技术从跟跑到领跑的行业格局。
今年3月,清连科技正式启动二期千级、百级洁净生产车间扩建工程。到7月,该扩建工程已全面竣工并投入使用。该扩建工程主要用于烧结银焊/铜焊膏、烧结银/铜膜、大面积烧结银膏/铜膏、焊片、覆膜铜片等量产线建设,目前烧结银膏/铜膏产能可达到10t/年,烧结银膜/铜膜产能可达到100000pcs/年。
市场前景
随着新能源汽车、光伏储能、智能电网等领域的快速增长,第三代半导体SiC器件的应用也越来越广泛,这推动了SiC器件市场规模的扩大,SiC上游封装材料市场也受到越来越多的关注。银/铜烧结技术作为高性能芯片封装的核心技术,其市场前景广阔。
根据麦肯锡分析,2023年SiC器件市场价值约为20亿美元,预计到2030年将达到110亿至140亿美元,年复合增长率约为26%。鉴于电动汽车销量的激增以及碳化硅对逆变器的极高适用性,预计70%的碳化硅需求将来自电动汽车。中国是电动汽车需求量最大的国家,预计将占电动汽车生产对碳化硅总体需求量的40%左右。这也将助力清连科技这样的上游封装材料公司进一步发展。
展示
以下是清连科技及其产品的相关:
综上所述,华为投资清连科技不仅是对清连科技在银/铜烧结技术领域实力的认可,也是对第三代半导体SiC封装材料市场前景的看好。随着碳化硅产业的快速成熟与放量,清连科技有望持续创新,引领国内企业实现国产化突破。
碳化硅(SiC)的应用全景:从工业基石到未来科技
碳化硅(SiC)凭借其超高硬度、耐高温、耐腐蚀、高导热及宽禁带半导体特性,已成为现代工业和高科技领域的“超级材料”,其应用覆盖半导体、国防、能源、光学及新兴科技等多个领域。以下是具体应用全景分析:
一、半导体与电子器件:新能源与通信革命的核心功率电子
电动汽车:特斯拉、比亚迪等采用SiC MOSFET替代传统硅基器件,使逆变器效率提升5-10%,续航增加7%,同时减少电池体积和成本。
光伏/风电:SiC二极管和MOSFET降低能量损耗30%,提高太阳能逆变器寿命至20年以上,并支持更高电压和功率密度。
射频器件
5G/6G通信:GaN-on-SiC(氮化镓衬底碳化硅)功率放大器效率比硅基高40%,支持高频段(如毫米波)信号传输,减少基站能耗。
卫星通信:SiC器件耐辐射特性适用于低轨卫星(如Starlink),在太空极端环境中保持稳定性能。
传感器与量子技术
高温传感器:SiC基压力、温度传感器可在航空发动机、核反应堆(>600℃)中长期工作,替代传统贵金属传感器。
量子比特:SiC色心量子比特在室温下相干时间达10毫秒,为量子计算提供低成本、可扩展的固态平台。
二、国防与航空航天:极端环境下的性能突破导弹与隐身技术
整流罩:SiC透波材料(透波率>90%)用于高超音速导弹,耐受3000℃以上气动加热,同时保持结构强度。
隐身涂层:SiC纤维增强吸波材料降低雷达反射面积(RCS),提升战机、舰艇的隐身性能。
航天器关键部件
卫星反射镜:SiC轻量化镜面(密度仅为铍的1/3)热变形<1纳米,用于哈勃级天文望远镜,提升成像分辨率。
火箭喷嘴:SpaceX猛禽发动机喷管采用SiC复合材料,耐受3000℃以上高温燃气冲刷,寿命比传统镍基合金提升5倍。
三、工业与能源:耐磨、耐腐蚀与极端环境应用耐磨与耐腐蚀部件
轴承/密封环:化工泵用SiC陶瓷轴承寿命比不锈钢长10倍,减少停机维护成本。
轧钢模具:钢厂用SiC衬板耐磨损性能提升8倍,降低钢材表面缺陷率。
核能与极端环境
核燃料包壳:SiC纤维增强复合材料耐中子辐照,替代锆合金包壳,提升核反应堆安全性。
地热钻探:SiC钻头在高温(>200℃)、酸性(pH<2)地热井中稳定性远超硬质合金,钻探效率提高30%。
四、光学与红外技术:军民两用的高性能窗口红外窗口与透镜
军用光电系统:SiC整流罩用于红外制导导弹,耐受高速飞行中的气动加热和沙尘侵蚀。
激光武器:高导热SiC镜片用于高能激光器,快速散热以避免热变形,提升激光束质量。
紫外LED与探测器
深紫外LED:SiC衬底上生长的AlGaN器件发射220-280nm深紫外光,用于杀菌、水净化及医疗消毒。
五、新兴领域:3D打印、生物医疗与能源转型3D打印与复合材料
航天结构件:SiC纤维增强钛基复合材料通过3D打印制造复杂结构,减重30%同时保持强度,用于卫星支架、火箭发动机部件。
生物陶瓷:多孔SiC人造骨骼具有优异生物相容性,促进骨细胞生长,且强度接近自然骨。
氢能与储能
电解槽电极:SiC涂层保护PEM电解槽电极免受腐蚀,寿命延长至5万小时以上,降低绿氢生产成本。
固态电池:SiC纳米颗粒增强固态电解质离子电导率,提升电池能量密度和安全性,支持电动汽车续航突破1000公里。
未来展望:中美科技竞争的关键战场随着中国在第三代半导体(如SiC)领域的加速布局,全球产业链正经历重构。SiC不仅关乎电动汽车、5G等现有市场,更在量子计算、深空探测等前沿领域具有战略价值。其材料性能的持续突破(如8英寸晶圆量产、缺陷密度降低)将进一步拓展应用边界,成为重塑工业格局的“新基石”。
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碳化硅:为电动车降本之前,先为自己降本
碳化硅在新能源汽车领域应用广泛,但面临成本和产能挑战,需通过技术升级、扩大尺寸及国产化推进来降本增效。
碳化硅在新能源汽车领域的优势性能优越:碳化硅作为第三代半导体材料,适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,是新能源汽车领域的理想材料。提升续航与降低成本碳化硅相比硅基IGBT功率转换效率更高,电动汽车续航距离可延长5 - 10%,在同样续航里程的情况下可削减电池容量,降低电池成本。例如,ST测算碳化硅功率转换效率比硅基IGBT高3.4%,小鹏测算为3% - 4%。
碳化硅的高频特性可使逆变器线圈、电容小型化,电驱尺寸大幅减少,可听噪声降低能减少电机铁损。如蔚来ET7上的180kW永磁同步电机采用碳化硅功率模块后,相比传统硅基模块电流提升30%,综合功率效率≧91.5%。
碳化硅可承受更高电压,在电机功率相同的情况下可通过提升电压来降低电流强度,使束线轻量化,节省安装空间,还可搭载成本更低的冷却系统,从而降低整车成本。
支持快充:2019年保时捷发布全球首款搭载800V电压平台的汽车,开启了碳化硅在电车市场的快充价值。相比400V电压平台,800V高压平台可支持汽车更长时间快速充电,在800V甚至更高电压水平平台上,原本的硅基IGBT芯片达到材料极限,性能更好的碳化硅功率器件成为理想替代。特斯拉减量使用碳化硅的原因价格偏高:不符合特斯拉整体降本策略。民生证券测算,Model 3主驱动逆变器采用的48个碳化硅MOSFET总成本为5000元,相当于传统方案硅基IGBT的3 - 5倍。特斯拉用定制化模块封装技术替代了部分碳化硅。产能问题市场估算平均2辆特斯拉纯电动车就需要一片6寸SiC晶圆。以年产能100万辆Model 3/Y计,特斯拉一年需要超50万片6寸晶圆,而目前全球SiC晶圆总年产能在40万 - 60万片,全球碳化硅总产能可能不够特斯拉一家消耗。
限制碳化硅量产的重要因素是技术,尤其是衬底的制备技术。碳化硅产业链中,衬底成本在器件制造成本结构中占比最大,约46%,是当前有效产能瓶颈、降本瓶颈环节。衬底成本高一方面源自昂贵的时间成本,如生长温度比硅高两倍的2000摄氏度以上,7天才能长出2cm的碳化硅晶棒,而传统硅材料只需3天;另一方面,碳化硅衬底需要复杂加工工艺,因碳化硅硬度极高,切割时容易崩边,影响良率。
碳化硅衬底环节的降本方向性能参数优化:降低位错缺陷、微管缺陷是关键技术方向。碳化硅器件制造在衬底外延生长的外延层上实现,位错缺陷(TD)、微管缺陷(MP)等会延伸至外延层,影响器件品质。降低衬底缺陷可积累know - how,提升器件制造良率和品质,降低器件制造成本。扩大衬底尺寸:8英寸衬底有待规模化量产。1990年2英寸碳化硅晶圆研制成功,2015年业界才出现8英寸碳化硅晶圆,Wolfspeed耗费7年时间才量产8英寸SiC衬底。当前全球市场上,成熟产业化的碳化硅晶圆仍为4英寸和6英寸。根据WolfSpeed 2021年投资日的报告,碳化硅衬底从6英寸到8英寸,单片衬底制备的芯片数量由448颗增长至845颗,边缘损失占比由14%减少至7%,可用面积几乎增加一倍,合格芯片产量增加80 - 90%,因此8英寸乃至更高英寸是未来关键技术方向。除Wolfspeed外,其他国际SiC大厂预计将于2 - 3年内量产8英寸SiC衬底,国产衬底厂商如天岳先进也已成功研发8英寸SiC衬底样片,并于23H1实现小批量销售。碳化硅的产能和国产化情况产能情况由于衬底制备难度高,碳化硅产品良率普遍不高。露笑科技曾表示其50%碳化硅良率已达到全球一流水平,国产SiC衬底龙头天岳先进直至2021年6月晶棒良率仅有50%,衬底良率为75%,而传统硅器件整体良率可高达99%。
产业以规模平衡良率,2022年国外有30个碳化硅相关项目扩产或投产,总投资金额超过800亿人民币,新增衬底产能超过250万片。在最先进的8英寸SiC晶圆量产方面,2022年4月Wolfspeed位于纽约的莫霍克谷SiC制造工厂正式开业,成为全行业首个实现8英寸SiC晶圆量产的企业;意法半导体于2021年6月瑞典北雪平工厂成功制造出世界首批量产8英寸碳化硅晶圆片;II - VI半导体8吋SiC量产时间预计为2024年;罗姆将原定于2025年量产节点提前至2023年。国内外已有十余家企业将8英寸SiC晶圆量产提上日程,但大部分还处于样品或小规模量产阶段。
国产化进展在应用方面,除蔚来ET7搭载进口品牌SiC功率模块外,吉利Smart精灵#1采用芯聚能模块,小鹏G9 SiC模块自2022年9月由斯达半导提供,比亚迪模块自供。
国内厂商逐渐开始供应国外器件,如天岳先进2021年之前客户主要为无线电探测、信息通信行业厂商,供应半绝缘型SiC衬底,2022年部分产能转移至导电型衬底后,陆续与国家电网、英飞凌、博世集团等达成合作,且上汽、小鹏、广汽等车企也通过参与配售的方式与其加强绑定。
在资本领域,车企和相关公司早早布局。2021年超20家SiC企业完成总规模超17亿元融资;2022年超26家SiC企业完成总规模超16亿元融资;2023上半年超25家相关企业完成新一轮融资,总规模超85亿元,涵盖外延、衬底、器件、设备等环节。例如比亚迪投资了天域半导体和天科合达,小鹏投资了瞻芯电子,华为哈勃共投资了5家碳化硅相关企业,遍布碳化硅全产业链。
碳化硅的未来展望随着产能提高,碳化硅价格有望在2025年或2026年实现下调。以衬底为例,目前国内衬底价格主要集中在5000到8000元,其中国外品牌价格在7 - 8千,六寸国产在5 - 6千元,明年预计会降至4000元以下。这一预测基本取决于8英寸衬底的大规模量产,WolfSpeed预测到2024年使用其8英寸衬底生产的MOSFET芯片成本将较2022年使用6英寸衬底下降63%,其中28%来自生产受益(良率提升),25%来自规模效应,10%来自自动化水平提升。由于国内相关产业起步较晚,但随着产学研结合模式铺开以及相关产业投资热潮,国内SiC衬底有望加速追赶国际领先水平。
特斯拉,比亚迪等重点布局,碳化硅为啥越来越吃香?
碳化硅(SiC)近年来在汽车领域备受追捧,特斯拉、比亚迪等企业重点布局,主要源于新能源汽车发展需求、自身材料优势以及汽车产业链的积极推动,不过其商业化进程仍存在技术、产业和市场等方面的问题。具体分析如下:
新能源汽车发展需求推动硅基材料逼近物理极限:随着新能源汽车高速发展,此前采用较多的硅(Si)基材料基本已逼近其物理极限,在工作温度、电压阻断能力、正向导通压降、器件开关速度等方面,尤其在高频和高功率领域更显示出局限性,需要新的材料来替代。对电动车性能要求提升:未来电动车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量,而碳化硅功率器件可满足这些需求,是未来车用半导体的发展趋势。例如,在车用半导体中,碳化硅在主驱逆变器上的应用,有助于提升电动车性能。充电系统高效化需求:车载充电器和充电桩使用SiC器件后,可充分发挥高频、高温和高压三方面的优势,实现充电系统高效化、小型化和高可靠性。目前全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用SiC功率器件。碳化硅自身材料优势显著性能优越:作为第三代半导体材料的典型代表,碳化硅具有宽的禁带宽度,高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,是高温、高频、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。降低能耗提升效率:SiC功率器件可显著降低电子设备的能耗,使新能源汽车的系统效率更高、重量更轻及结构更加紧密,有助于节省成本和提升续航里程。应用场景广泛:在电气化车辆上,SiC功率半导体主要用于驱动和控制电机的逆变器、车载DC/DC转换器、车载充电器(OBC)等。汽车产业链积极布局推动大量半导体厂商涌进国外企业占据主导:从全球SiC器件开发参与者来看,目前以美国、欧洲、日本厂商为主。德国英飞凌、日本罗姆、美国Cree(科锐)三家企业约占据90%的SiC市场份额,处于三足鼎立的龙头地位。罗姆预计2024财年的SiC生产能力将比2019财年提升5倍以上。此外,意法半导体、安森美等国外半导体企业亦取得不错的进展。
国内企业涌现:在庞大的市场需求推动下,国内也涌现了一批优秀的企业,如杨杰电子、基础半导体、株洲中车时代、三安集成、中电科55所、臻驱科技等。
车企动作频频国外车企:丰田中央研发实验室和电装公司从1980年开始合作开发SiC半导体材料,2014年正式发布了基于SiC半导体器件的零部件——应用于新能源汽车的功率控制单元(PCU)。本田和日产均和罗姆公司就HEV/EV应用SiC半导体技术进行了多年的合作研究,共同开发出了使用SiC半导体器件的高功率电源模块。大众汽车集团于2019年与Cree签署合作协议,为未来的汽车提供SiC碳化硅基解决方案。
国内车企:比亚迪汉EV车型上已开始使用自主研发的Sic MOSFET(碳化硅功率场效应晶体管),预计到2023年,将在旗下的电动车中实现SiC基车用功率半导体对硅基的全面替代。2021年6月,蔚来首台碳化硅(SiC)电驱系统C样件下线,将搭载在ET7上,为车辆提供更长的续航里程。
Tier 1企业迅速发力国外企业:博世于2019年宣布开始碳化硅相关业务,功率碳化硅半导体生产基地位于德国罗伊特林根,主要生产碳化硅的晶圆以及MOSFET。采埃孚与美国碳化硅半导体企业Cree宣布建立战略合作关系,计划2022年前将SiC电驱动系统推向市场。博格华纳于2021年上海车展期间推出800 V碳化硅逆变器,该逆变器具有双面散热的能力,减少了逆变器40%的重量,缩小了30%整体尺寸,提高了25%功率密度。与此同时,纬湃科技(原大陆集团动力总成事业群)于年初宣布将为现代汽车集团的新型电动汽车平台量产800伏碳化硅逆变器。
国内企业:2019年,华为旗下的哈勃科技投资有限公司投资参股了山东天岳先进材料科技有限公司,持股10%。2020年12月,哈勃科技又投资碳化硅外延晶片供应商瀚天天成,认缴出资额超977万元。
碳化硅商业化进程存在的问题技术问题电磁干扰问题突出:车用碳化硅控制器功率密度大幅提升、损耗明显下降,但快速开关带来的电磁干扰问题同样突出,宽频域电磁干扰预测及高密度电磁干扰滤波是今后的行业研究重点之一。
多项技术亟待攻关:芯片设计、芯片筛选测试、模块封装、模块热管理、系统集成设计和模块测试等技术都亟待攻关。
产业问题产业链未打通:从芯片和功率模块设计到整车层面的应用验证这一链条尚未打通。芯片企业缺乏整车层面的真正需求分解和反馈,整车企业缺乏芯片层面的测评信息。
成本高:碳化硅材料在加工过程中损耗非常高,加工抛光后只剩原来的1/3。生产成本高外加技术难度大,导致碳化硅器件价格相对较高。
市场问题国内企业与国外有差距:国内半导体企业产业起步晚,追赶难度大;设计、开发、仿真、测试技术尚不成熟,封装等材料不成熟;从芯片设计到应用的链条没有打通;开放的公共研发服务平台和规范标准支撑不足。
全球供需不平衡:从全球供需关系来看,目前SiC产品供不应求。中国虽然是全球最大的需求市场,但国产供应能力不足。
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