电动汽车中的碳化硅：热度高涨，冷静看待

碳化硅（SiC）作为一种基于碳和硅的复合半导体材料，近几年热度高涨，半导体公司夸“能打”，整车制造商说“真香”，究竟碳化硅在汽车领域的应用是怎么回事儿？

这些年，碳化硅在汽车领域挖掘出巨大的增长机会，尤其是电动汽车领域，不仅出现得越来越频繁，而且发挥着愈来愈重要的作用。法国市场研究公司Yole Développement预测，碳化硅市场作为一个整体将有平均30%的涨幅，到2025年会超过25亿美元，其中汽车行业将占15亿美元。

碳化硅，有多香？

对于电动汽车来说，续驶里程的延长、充电时间的缩短、电池容量的提高至关重要，而这些方面都和碳化硅有着多重关系。电动汽车保有量的增长，使得碳化硅功率半导体市场需求大增，也让碳化硅有了更多的“用武之地”，比如车载充电器、DC/DC转换器和逆变器。

悉数碳化硅在汽车领域的优势，传统硅和碳化硅对比堪称“惨烈”。可以发现，碳化硅功耗低、功率密度提高，这就意味着更小尺寸的产品设计。也就是说，碳化硅器件的特性能让功率半导体的封装比传统硅做得更小，而且和功率器件配套的无源器件、散热器也能做得更小，这对于“寸土寸金”的汽车空间来说至关重要。

同时，碳化硅还能助力系统效率的提高，比如在主逆变器里，用碳化硅模块和IGBT模块相比，能够提高约5%的系统效率。难怪业界会预测，碳化硅功率半导体市场将在2023年内达到15亿美元。

另外，碳化硅还有耐高温、耐高压的特性，由此非常适用于高压场景，比如很多汽车制造商把电池电压提高到800V，再比如高压直流充电桩，这些随着电动汽车的发展而延展出来的高压应用，无疑会让碳化硅越发彰显优势。

博世为碳化硅扩厂

零部件巨头——博世曾在几年前就提出，要推进碳化硅芯片的发展并投入生产。从2021年开始，博世通过复杂的制造工序小规模地生产半导体，并将芯片交付汽车制造商加以验证。

2022年，博世又给自己定下大规模生产的目标。光是它位于德国的晶圆厂，就增加了1万多平方英尺的空间，并且还计划在2023年年底再扩大3万多平方英尺。

碳化硅半导体能有效利用能源，这种材料的优点在能量密集型的应用中脱颖而出，尤其是电动汽车。按照博世方面的说法，碳化硅要比传统的硅在利用能源方面整整高出6%，不容小觑。

安森美与宝马官宣

续驶里程是人们购买电动汽车的首要考虑因素。安森美近期宣布，其与宝马集团签署长期供货协议，将EliteSiC技术用于宝马400 V直流母线电动动力传动系统。安森美最新的EliteSiC 750 V M3芯片被集成到一个全桥功率模块中，可提供几百kW的功率。

图片来源：安森美

也就是说，宝马集团未来的电动动力传动系统加配备安森美的EliteSiC芯片，能够实现性能的优化，提升电动汽车的续驶能力。值得一提的是，安森美会持续提升稳健的、垂直整合的SiC供应链的所有生产步骤，以支持宝马集团高端电动汽车的快速增长需求。

英飞凌力推解决方案

同为半导体巨头的英飞凌，也在借助高端碳化硅解决方案产品来助力电动汽车产业的发展，从电动汽车充电、主逆变器、电机控制、车载充电系统、电池管理等一应俱全。譬如英飞凌的CoolSiC半导体解决方案，通过高功率密度节省系统尺寸，提升可扩展性，借助更高的效率将电池尺寸缩小高达10%，并且还降低了成本。

特斯拉“喊话”引起的思考

不过，碳化硅也并不全是优点，碳化硅产业链主要包括衬底、外延、器件制造、封测等环节。以衬底为例，其在碳化硅产业链成本中的占比高达47%，可偏偏碳化硅衬底制备技术壁垒高，加工环节又难又贵又耗时，光是这第一道门槛，就拦住了不知多少入局者。

特斯拉在此前举行的投资者活动日上，还宣称：“我们下一代平台将减少75%的碳化硅。”也不知道特斯拉是预备弃用碳化硅，改用同样热度很高的氮化镓；还是回到最初的原点——硅基IGBT。归根结底，特斯拉的喊话还是与碳化硅的高价与产能小有关。

可以看到，碳化硅在汽车尤其是电动汽车领域热度很高，但对于它的未来发展，我们不妨冷静看待。