碳化硅（SiC）是一種應用十分普遍的人造材料，因具有高硬度、耐高溫、耐磨、耐熱震、耐腐蝕、良好導電性、導熱性和吸收電磁波等特殊性能，除用作磨料外，在冶金、化工、陶瓷、航空航天等各工業部門均有廣泛應用。碳化硅在新能源汽車上的應用主要有充電模塊、車載充電機、壓縮機、變換器、電機驅動等部件。

    在新能源汽車中，功率器件是電驅動系統的主要組成部分，對其效率、功率密度和可靠性起著主導作用。目前，新能源汽車電驅動部分主要就硅基功率器件組成。隨著電動汽車的發展，對電驅動的小型化和輕量化提出了更高的要求。

    新能源汽車用功率器件需求量大

    功率器件產品中，MOSFET和IGBT是汽車電子的核心。MOSFET產品是功率器件市場應用最多的產品，占功率半導體分立器件市場的35．4％；IGBT是功率器件中增長最為迅速的產品，占總市場的25％，其作為新能源汽車必不可少的半導體器件，下游需求相當強勁。

    相比于傳統燃油車，新能源汽車功率器件使用量更大。據分析，在傳統內燃機車上，功率半導體裝機價值為71美元，占據車用半導體總價值的21％；而對于混合動力車，則在傳統內燃汽車基礎上新增的功率半導體價值為354美元，占據新增總價值的76％；在純電動車上，功率半導體價值為387美元，占據車用半導體總價值的55％。

    新能源汽車的銷量迅速增長，下游市場需求可觀。在2007年，國內新能源汽車的總生產量為2179輛，而在2017年，國內生產量已經達到了819991輛，年復合增長率達到了驚人的93％，且同比增長均穩定在50％以上。而新能源汽車銷量則從2011年的15736輛增長到了2018年的6185699萬輛，增長了392倍。

    充電樁是新能源汽車必不可少的配套設備，充電樁用功率器件主要是MOSFET芯片和IGBT芯片。據悉，到2020年國內充換電站數量將達到1．2萬個，充電樁達到450萬個。

    SiC晶圓供不應求，國際大廠紛紛加碼

    火爆的市場需求驅動著SiC晶圓廠商紛紛加碼。2019年年初，科銳（Cree）剝離照明業務，專注于化合物半導體射頻和功率應用市場，以滿足5G通信和新能源汽車的市場需求，同年宣布斥資10億美元，擴大碳化硅產能。 近年來，日本昭和電工已三度進行了碳化硅晶圓的擴產，羅姆也宣布在2026年3月以前投資600億日圓（約5．6億美元），讓SiC功率半導體產能提高16倍。德國X－Fab、臺灣環球晶、嘉晶、漢磊也都斥資新建碳化硅生產線。

    為了強化關鍵半導體材料的自制率，2019年ST完成了對瑞典SiC晶圓制造商Norstel的整體收購，SK Siltron也宣布，以4．5億美元收購美國杜邦的碳化硅晶圓業務。

    值得一提的是，由于SiC的技術、資金門檻都很高，且目前單晶生長緩慢、品質不夠穩定，導致生產出的SiC晶圓良率不高、成本相對高，新入局的SiC晶圓廠商普遍處于虧損狀態。

    美國、日本、歐洲在SiC領域起步早，6英寸碳化硅襯底已經量產，8英寸已研制成功，僅Cree一家便占據了SiC襯底市場約40％份額。

    據業內人士表示，國內SiC襯底廠商主要天科合達、河北同光、山東天岳、中科節能等，產品以4英寸為主，6英寸尚處在攻關階段，質量相對薄弱。在外延方面，國內廠商主要有東莞天域、瀚天天成等，部分公司已能提供4、6英寸碳化硅外延片，針對1700V及以下的器件用的外延片已比較成熟，但對于高質量厚外延的量產技術主要還是國外的Cree、昭和電工等少數企業具備。

    國產功率半導體突破曙光初現

    IGBT是新能源汽車電機控制系統和充電樁的核心器件，新能源汽車市場的增長必將帶動功率半導體的發展。我國雖是全球最大的半導體消費國，半導體市場需求占全球市場約40％，但各類半導體器件和芯片的國產率卻很低。

    大陸地區功率半導體企業的產品主要集中在中低端領域，各類功率半導體器件和功率IC的國產化率不足50％，進口可替代空間巨大。目前國內在主流的第三代半導體材料為碳化硅與氮化硅領域積極布局，前者多用于高壓場合如智能電網、軌道交通等；后者則在高頻領域如5G通信領域有更大的應用。

    在碳化硅方面，國內公司已經逐步形成完整產業鏈，可以生產新一代的碳化硅功率半導體；在氮化鎵材料方面，國際市場也處于起步研究階段，市場格局尚不明朗，但國內諸多高等院校、研究機構、公司廠商已經進行了大量研究，擁有諸多的專利技術。

    根據相關數據，截止2018年底，全球氮化鎵專利擁有數量最多的是科瑞、東芝這些國際廠商，但中國企業也已占據一席之地。