2016年,特斯拉 ;Model 3 成为全球首款采用全碳化硅功率模块主驱逆变器的纯电动汽车,开创了碳化硅应用的先河。基于 IGBT 的诸多优势,在 ;Model 3 之前,世面上的新能源车均采用硅基 IGBT 方案。而 ;Model 3 利用碳化硅替换硅基模块,这一里程碑式的创新大大加速了碳化硅等宽禁带半导体在汽车领域的推广与应用。
谈及碳化硅功率器件的优势,主要体现在车辆的动力控制和充电单元。在动力控制单元,碳化硅的优势是轻量化。更高的热导率,可实现散热器的更低体积和成本。相同功率等级,功率模块的体积也小于硅基模块。在充电单元,碳化硅可以增加续航里程。高压、高频和高温工作,相同续航下对电池容量的需求更低。通过实验测算,碳化硅能使整车续航里程提升 5%~10%。
碳化硅的供应链,特别是偏上游供应商,产能、良率不及预期的情况并不少见,直接影响了新车生产的进度,这让特斯拉的采购一直承压。特别是在疫情压顶的过去几年,碳化硅供应链也受到外部环境诸多不确定因素的影响,这让特斯拉开始重新考虑碳化硅供应的新思路。
尽管马斯克曾提到 ;“功率器件不仅仅是我们车的核心,也是充电桩和储能产品的核心”,这反映出特斯拉在未来布局及拓展碳化硅的应用场景的信心。但过去几年碳化硅晶圆全球产能吃紧,也让特斯拉广泛应用碳化硅的策略受到不小的阻碍
据统计,2023年碳化硅在纯电车的渗透率达到 25%,其中 Model Y/3 贡献合计超过 65%,所以未来两年还要依靠特斯拉带动碳化硅市场需求。预计到 2025年碳化硅的渗透率将达到 50%,这意味着 20万以上车型都会标配碳化硅,这是确定的趋势。碳化硅供应链包括衬底、外延、器件设计、晶圆制造、模块封装。其中衬底和外延成本合计占比70%。2023年,天岳先进和天科合搭两家国产衬底厂商在全球份额快速提升,天岳先进市占率全球第二,2024年有望进一步缩小与龙头的差距,所以国产厂商产能有效释放至关重要。
据悉,目前全球前十大功率半导体厂家中,50%以上是天岳先进的客户。公司导电型产品质量、一致性、稳定性获得国际市场认可,公司规模化供应能力保障了一线大厂长期订单的顺利交付。
日本权威行业调研机构富士经济测算,2023年全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率前三的公司有1家来自中国,天岳先进(SICC)超过高意(Coherent)跃居全球第二。
展望未来,在新能源革命及产业浪潮奔逐而来,以及市场需求迸发的行业机遇下,碳化硅衬底作为碳化硅产业价值链的核心,势必会有更大的发展空间和增长潜能。而天岳先进这家碳化硅衬底领域的领军者,想必也将作出新的成绩。