比亞迪將成SiC上車新增長極，SiC到底能用在電動汽車哪些地方？
自2021年9月特斯拉官宣在旗下車型Model 3導入SiC功率器件后，SiC越來越多地在新能源汽車中得到應用。作為目前全球最大的新能源汽車制造商，比亞迪繼漢、唐、驅逐艦、海豹等車型后，繼續加大SiC上車，根據供應鏈消息，比亞迪正加快推進SiC上車，期望短期內將比重提升至50%以上，同時，旗下部分晶圓廠也將加快SiC產線建設。
比亞迪將成SiC上車新增長極
BYD半導IPO招股書明確指出，相比于硅基材料，SiC開關損耗和導通損耗顯著低于同等IGBT模塊；同時，SiC能夠提供較高的電流密度，相同功率等級下，SiC模塊的體積顯著小于IGBT；SiC材料的電子飽和漂移速率也是Si的2倍，有助于提升器件的工作頻率；另外，禁帶寬度、熱導率也是Si的3倍。
基于如上性能優勢，SiC器件開關頻率越高，與IGBT模塊的損耗差越大，SiC模塊在降低損耗的同時還可以實現高速開關，有助于降低電能用量，提高續航里程，也有利于汽車小型化、輕量化性能的提升，解決新能源汽車痛點。
“特斯拉單位電耗比很多采用IGBT的同類型新能源汽車要低，除了特斯拉自身良好的電控能力，采用的SiC也功不可沒。”業內人士表示。有行業統計，2021年熱銷的中型及中大型純電動汽車中，Model 3的百公里電耗為12.6kWh，位列榜單第一。
SiC帶來的性能提升顯而易見，刺激國內越來越多的主機廠將IGBT替換成SiC，搭載SiC也成了部分新能源汽車的賣點之一。據了解，小鵬G9、長城機甲龍、蔚來ET5/ET7/ES7、吉利Smart精靈#1、北汽極狐阿爾法S全新HI版、吉利路特斯Eletre、東風嵐圖、廣汽埃安Plus 6C等車型均有搭載SiC，另外，理想、一汽、大運、零跑等主機廠也均規劃有相關SiC車型。
比亞迪作為目前全球最大的新能源汽車制造商，也在加快SiC上車。其首款SiC車型為漢EV高配版，目前已延展至唐EV、驅逐艦、海豹等系列車型。近日供應鏈消息顯示，比亞迪正加快推進SiC上車，期望短期內將比重提升至50%以上。
官方數據顯示，截至11月，比亞迪2022年新能源汽車累計銷量已達162.83萬輛，預計今年超185萬輛，而根據比亞迪內部預測，2023年全球銷量要沖擊400萬輛，2025年銷量將達到600萬輛。隨著新能源汽車銷量的不斷增長，SiC車型的銷量也隨之快速增加，根據供應鏈消息，比亞迪2022年SiC車型銷量預計為10萬輛左右；2023年SiC車型銷量或將提升至40萬輛，未來重點在于加快SiC在電控中的應用。
從裝車量來看，特斯拉仍是SiC上車的引領者，據了解，Model 3主驅逆變器電力模塊、Model Y后輪驅動均采用SiC模塊，今年前11個月，僅上海工廠就交付了65.5萬輛，裝機量行業遙遙領先。而接下來，比亞迪有望成為SiC上車的另一增長極，旗下的漢EV、唐EV、驅逐艦、海豹、海豚等，都是目前SiC上車的主力車型，未來，高端品牌仰望及更多車型，將成為SiC上車的新力量，SiC也有望從單價20萬以上的車型下沉到價格更親民的車型。
SiC上車的機遇和挑戰
根據半導體時代產業數據中心預計，SiC晶片在半導體領域的出貨量將從2020年的13萬片增長到2025年的80萬片，2020-2025年復合增長率達到43.8%，遠高于全球27.2%的復合增長率，中國出貨量占有率預計將從全球8.67%上升至16%。
積極地數據預測下，一方面是供應商方面對產業前景的充分看好。全球SiC襯底、器件廠商對市場預期積極，如Cree預計SiC襯底、SiC功率器件2024年市場規模分別可達11億、50億美元，2018-2024年復合增速達44.47%、51.11%；II-VI（貳陸公司）更是預計2030年SiC市場規模將超300億美元，2020~2030年復合增速高達50.60%；此外，羅姆、ST、英飛凌等廠商也對SiC市場未來增長持有強烈的信心，凸顯行業上行趨勢的強勁。
另一方面，上文也介紹了SiC在需求側的旺盛需求，電動汽車市場將成為引領SiC持續增長的“中流砥柱”，帶動SiC功率半導體的落地和滲透。據英飛凌統計，2020年全球新能源車銷量達324萬輛，同比增長43%，其中我國新能源車銷量高達133.48萬輛，穩居全球第一。2020年全球新能源車銷售量實現了大幅增長，預示SiC下游市場需求或將迎來爆發期，帶來對功率半導體的需求量大幅擴張，SiC功率器件未來或將持續替代硅功率器件，迎來持續的需求增長期。
從產業鏈結構來看，半導體芯片的基本結構都可以按照“襯底-外延-器件”劃分，SiC在半導體芯片中存在的主要形式是作為襯底材料。
其中，SiC晶片是SiC晶體經過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成的單晶薄片。SiC晶片作為半導體襯底材料，經過外延生長、器件制造、封裝測試等環節，可制成SiC二極管、SiC MOSFET等功率器件。
從車用場景看，盡管目前SiC前景向好且受到市場追捧，但在商業化進程中依然存在各類問題。
此外，在產業層面，從芯片和功率模塊設計到整車層面的應用驗證這一鏈條尚未打通，芯片企業缺乏整車層面的真正需求分解和反饋，整車企業缺乏芯片層面的測評信息。
全球SiC技術和產業距離成熟尚有一定的差距，在一定程度上制約了SiC器件市場擴大的步伐。
SiC在EV中的應用發展
SiC器件要比Si器件有著更低的導通損耗、更高的工作頻率和更高的工作電壓等等這些優勢這邊就不再贅述了。
考慮到未來電動車需要更長的行駛里程、更短的充電時間和更高的電池容量，在車用半導體中，SiC將會是未來趨勢，SiC 器件在 EV/HEV 上的應用主要包括電機驅動系統逆變器、電源轉換系統（車載DC/DC）、電動汽車車載充電系統（OBC）及非車載充電樁等方面。
電驅動系統作為新能源汽車的“心臟”，直接影響到整車的能源效率、續航里程等。對新能源汽車整車使用性能具有較大影響。
電驅動系統包括“大三電”即驅動電機、驅動電機控制器、變速器和“小三電”即壓配電盒PDU、車載充電機OBC 和DC/DC 變換器。
在當前集成化趨勢下，電機+減速器+逆變器集成的“三合一”電驅動模塊將成為市場主流。電驅動集成系統將加速SiC器件在電動汽車中的量產落地。
盡管碳化硅器件成本較高，但它推進了電池成本的下降和續航里程的提升，降低了單車成本，無疑是新能源汽車最佳選擇。其中，SiC SBD、SiC MOSFET 器件主要應用于OBC 與DC/DC，SiC MOSFET主要用于電驅動。
▍主逆變器
主逆變器也就是牽引逆變器，它的作用就是將來自電池的電能（直流電）進行轉換以驅動電動引擎（交流電）。因此，逆變器的性能及對應體積、重量將直接影響車的續航范圍和可靠性
目前，電動車中的主驅逆變器仍以硅基MOSFET和硅基IGBT為主，但隨著新能源汽車向高集成度、小尺寸、低損耗的系統發展，SiC 器件將加速滲透。
比亞迪、特斯拉等部分車型已經使用了碳化硅功率器件的電機驅動控制器。
特斯拉處在碳化硅器件應用的前列，其Model 3車型的驅動電機部分搭載了24個650V/100A的SiC MOSFET模塊，車身比Model S減輕了20%。
比亞迪推出的“漢”EV 高性能四驅版本也配備了SiC MOSFET 功率控制模塊，是中國首個采用相關技術的車型。
蔚來在2021 年發布的純電轎車中，也將會采用SiC 模塊作為電驅動平臺。
▍車載充電機(OBC)
車載充電機(OBC)為電動汽車(EV)的高壓直流電池組提供了從基礎設施電網充電的關鍵功能，并決定了充電功率和效率的關鍵部件。通過使用車載充電器可將電網中的交流電轉換為直流電對電池進行充電。
此外，雙向逆變技術是未來OBC標配的功能之一，使OBC不僅可將AC轉化為DC為電池充電，同時也可將電池的DC轉化為AC對外進行功率輸出；將OBC及DC/DC等器件進行功能集成化將會提高成本上、體積上的優勢。
SiC二極管及MOSFET器件則可用于車載充電機PFC和DC-DC次級整流環節，推動車載充電機向雙向充放電、集成化、智能化、小型化、輕量化、高效率化等方向發展
▍DC/DC轉換器
電源轉換系統DC/DC 是轉變輸入電壓并有效輸出固定電壓的電壓轉換器，實現車內高壓電池和低壓電瓶之間的功率轉換，主要給車內低壓用電器供電，如動力轉向、水泵、車燈等。隨著整車智能化、電氣化的發展，對DCDC的供電功率及安全性提出了更高的要求。
DC/DC 轉換器分為三類：升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC 轉換器以及升降壓型DC/DC 轉換器，車載DC/DC 轉換器可將動力電池輸出的高壓直流電轉換為低壓直流電。
值得一提的是，基于碳化硅研制的功率器件，為氫能汽車燃料電池 DC/DC 變換器帶來革命性的創新。
此外，800v高壓平臺有望為OBC/DCDC帶來新增量。為滿足800v高電壓平臺在體積、輕量、耐壓、耐高溫等方面帶來的更為嚴苛的要求：
首先，OBC/DCDC等功率器件集成化趨勢明顯；
其次，高壓平臺使車載充電機升級需求增加，為高壓OBC提供增量；
再者，為能夠適配使用原有400v直流快充樁，搭載800v電壓平臺新車須配有額外DCDC轉換器進行升壓，進一步增加對DCDC的需求。
日前，羅姆官微公布其SiC MOSFET應用于美國豪華電動汽車制造商Lucid Motors高端純電動汽車“Lucid Air”充電控制主板“Wunderbox”。
Wunderbox由DC/DC轉換器和車載充電器（OBC）組成，分別采用了羅姆的高性能SiC MOSFET“SCT3040K”和“SCT3080K”。利用SiC MOSFET優異的高頻和耐高溫性能，Lucid公司實現了系統的小型化和更低的損耗，從而實現了更快的充電速度。
