比亚迪半导体碳化硅专家交流

比亚迪作为国内车企，在车上用碳化硅已经有差不多 5、6 年的历史，最早是在车载的OBC 上用，后面是在车载弹簧、车载电控上面用，目前国内在碳化硅车型上，我们用的碳化硅的量是国内最多的，去年算上车载电控和车载 OBC，碳化硅的器件去年接近 2 个亿。今年预测可能到接近 5 个亿以上，甚至更大，因为今年芯片的资源非常紧张，所以导致目前还是处于瓶颈。

目前碳化硅的应用主要在车上，相对价值量更高，车上对成本的要求也没有那么强烈，因为碳化硅在整车应用之后会有系统优势。像碳化硅这种高端器件首先是在车上用，其次才会去往未来工业、消费覆盖。目前成本还相对比较高。目前车载的两大应用，一是电控，碳化硅的车载电控模组，我们早在2018年开发碳化硅模组，单车成本最早是在4000以上，现在碳化硅每台车可以做到4000以下的成本，售价也比较高。

目前主要是在一些比较高性能的车上，包括相对比较高端的20万甚至30万以上的乘用车上会采用碳化硅的方案。国内目前采用碳化硅方案的像比亚迪的汉和特斯拉的model 3，蔚来的ET7，以及小鹏的G9。整个收益来说，目前整车电池包和一些系统成本的降低，收益还是比不过成本的上升，但是从未来2-3年碳化硅芯片的降本，包括衬底的降本，芯片良率的提升，未来普及800V甚至以上的高压的电控系统之后，在系统上的收益也会越来越大，我们觉得在两三年后碳化硅会往30万甚至20以下的乘用车上普及和应用。

去年我们在自己相对比较高端的车型上用了碳化硅，配了差不多2万多台车，价格接近30万的车采用碳化硅模组。碳化硅今年和明年、后年我们的规划普及率更高。今年我们会在一些新的相对高端的纯电车型中推动碳化硅版本的电控。

OBC上我们应用碳化硅单管方案就更早了，我们开发碳化硅电控模组是在2018年，但是我们开发碳化硅单管用在OBC上是2016年，当时在国内碳化硅还属于基本没有什么应用的器件，当时是向台湾去做代工，用在充电上。因为本身碳化硅的特性是高频，在电源行业频率越高效率也会越高，包括对于整机的收益，省电收益比较大。目前电源行业采用碳化硅之后，能做到更高频率，可以把整个性能器件的变压器、电源开关转换的变压器，整机的尺寸做的更小。目前以欣锐科技为主的企业，主要是在开发碳化硅的OBC，这一块我们也一直在做。2018年我们开始在自己的车上逐渐采用碳化硅OBC的方案，目前我们基本

上100%的车都是采用碳化硅MOS加一些碳化硅的SBD的非常高效的OBC方案。OBC上一般会用到4-8颗的碳化硅MOS，二极管也是4-8颗，主要是跟你的车型要不要去做双向充电，是否为中低端车型相关。一辆车上我们基本上能用到差不多接近200-300块钱左右碳化硅的器件。

我们自供的芯片主要是代工，去年差不多1/3-1/2的水平。另外是进口，今年国内和海外越来越多的厂商开始在OBC上采用碳化硅Mos的方案，导致今年的产能也是非常紧张，我们今年的车也增加了不止一倍。因为海外的厂商非常紧张，所以可以看到很多国产的厂商陆续推出碳化硅Mos的方案，比较多的像瀚薪、瞻芯、艾特，包括国内的研究所，十三所、十五所都在推碳化硅Mos方案。目前我们也在导入一些国产，今年我们应用可能会超过2个亿以上，包括我们今年自研的部分和国产的引进，不过总体来说今年的供应相对还比较少，尤其是在电控这一块，进口芯片相对比较紧张。

国内目前参数能做到 1200V 25mΩ以下 120A 以上的厂商很少，12mΩ，15mΩ电控芯片国内可以做出来，但是良率和可靠性未经检验，40mΩ以上比较成熟，这也是目前在电控上依靠进口的原因。另外，SiC MOS 的可靠性国际上检验比 Si 更严格，需要高温高压高湿情况下检验（1200V，175℃，湿度 80%以上），导致很多国内厂商无法通过，只能在温度、电压等参数上降额。

目前我们主要做芯片代工，未来会做 Fab，衬底也在开发。未来主要要做车载级电控，还是希望在 Fab 这块能实现自有，从产能、质量、可靠性上把握控制。硅衬底只占器件成本10%，而碳化硅衬底成本占器件的 40%-50%，并且其缺陷会影响最终器件的质量，是未来开发重点。外延上我们投资了一些国内公司，国际公司做的已经不错了，因此公司并没有投入太多精力，在成本上也只占 15-17%，未来会采用委外加工。器件会做 Fab，未来主要做车用电控。封装上，2018 年我们就开始启动车载碳化硅的封装了，我们买了一些海外的芯片，自己去开发车载碳化硅模组的封装，最早在 2020 年我们就完成了项目开发，在 2020 年底就开始在一些车型上应用。所以在国内产业链上除了外延其他三个我们都会参与。

国内其他厂商目前能够对标的也不多，像国内的三安光电我们了解目前是有垂直产业链，基本衬底、器件、外延、封装都有。但是目前在系统应用上还不多，二极管的应用是他的强项，但是碳化硅 Mos 目前在国内其实 OBC 上还是在推广的过程中，在电控的一些模组、封装也是刚刚开发的阶段。国内原来做 IGBT 的企业，像斯达也是逐渐往这一块转，斯达未来在产业链上会更多的参与两个环节，一是芯片，二是封装。衬底、外延可能也是买一些国外比较成熟的衬底和外延片做。衬底在产业里面会占到一半的价值量，所以未来在这一块的毛利主要是依靠 Fab 和封装带来的，衬底这一块的毛利还是基本被一些国外厂商拿走。斯达目前他的碳化硅模组也开始量产了，未来会涉及 Fab。国内原来的 IGBT 厂商，像士兰、中车也是在自己建自己的 Fab，中车的生产线，良率还是相对比较低，但是二极管相对比较成熟，Mos 的良率还是比较低。士兰今年下半年碳化硅 Fab 才能去做真正的器件开发，所以相对会比较晚。

未来碳化硅除了在车载、电控的应用之外，目前我们也在做一些工业级的模组，比如像光伏、APF、高端电源的应用，有一些模块现在已经开始使用 IGBT+碳化硅 SBD 的方案，目前的储能客户也在测试纯碳化硅的 Mos 方案，包括在一些汽车的空压机、高速电机上需案也会往一些工业级的高端性能要求和效率要求这种行业上去渗透，目前我们也看到了一些方向，比如汽车的空压机，包括一些光伏和储能逐渐开始在往碳化硅 Mos 上渗透。整个碳化硅我们未

来觉得除了车载应用之外，随着未来成本的进一步降低，可以做到硅的两倍左右的价格，在很多一些要求频率非常高和效率比较高的一些工业应用上也是可以去做普及的，这一块的市场空间也会得到一些大幅度的增长。

【Q&A】

Q: 您刚才讲的在车载碳化硅电控的模组成本大概是 4000，能不能拆一下从衬底到外延片到器件整个价值的分配，价值量的拆解或者是计算能不能再拆一下？

A: 目前一个模块里面是用到 36-48 颗芯片，单颗芯片在衬底上目前会占到 0.2 片—0.25 片左右芯片的成本，按每片衬底量产 5000 价去算的话，衬底会接近 1000 块钱以上的成本。外延会占到 200-300 的成本。剩下的就是器件加工会占到接近 30%左右，接近 500、600 块钱的成本。衬底占 1000 以上，外延 200-300，器件会占到 500 以上，最后做成一个芯片之后，在整个模块里面占到超过 2000 以上的成本，包括还有良率损失。另外，封装因为使用了一些更贵的材料，比如碳化硅的陶瓷料，包括封装工艺做了一些更新，封装成本会比原来硅 IGBT 模块贵 2 倍，封装成本会接近 1000 块钱左右。到终端测试的良率还是相对偏低，由于目前芯片的不稳定，所以整个良率会低于 90%，算下来就是3000 多的成本。最开始说的 4000 是因为当时的芯片更贵，目前海外厂商卖这块芯片不是按一个晶圆卖给你，是按单颗芯片，比如 60，50 块钱一颗卖给你。

Q：碳化硅跟 IGBT 的技术还是有一些差异的，以后的竞争格局或者是前 5 家的市场份额的分布是怎么判断的，一些小的企业因为在 IGBT 的车规认证没有机会，转成碳化硅以后，渗透率提升的过程中，一些小企业有没有可能冒出来？

A:主要还是中高端应用，对芯片的质量要求还是比较高，还是由 Fab 的工厂比较有优势。之前 IGBT 没有优势的厂商如果有 Fab 还是有机会的。

Q: 转成碳化硅以后，做 IDM 模式的企业会不会比 Fabless 的企业在碳化硅这块的优势更明显一些？

A:IDM 优势明显，目前国内 Fab 厂商主要还是在做代工，但目前不愿意给代工开发沟槽式器件，而是做平台化产品。而国外目前海外龙头都在器件上进行更新迭代，申请了很多专利，国内 fabless 如果依靠代工，从开发角度上比 IDM 有较大劣势。另外，碳化硅目前还是比较贵的，未来在车上大批量之后也要拼成本，因为车载都是大批量的成本。在前期导入之后，未来在车用需要讲性价比，每年的降幅 5%-10%，未来在这一块IDM 厂商也会有更大的优势。包括产能，今年碳化硅的业务本来可以做的更多，主要是因为可以供得上的晶片的企业还是不多的。

Q:三安光电在碳化硅上领先优势如何，未来份额如何？衬底国内企业和海外企业WOLFSPEED 有多少年的差距？

A: 三安光电是我们的供应商，目前 SBD 产品在国内做的还是相对比较好的，比如 650 伏，已经开始批量应用了。但是针对碳化硅 Mos 相对开发的比较晚，整个产品今年在一些 OBC上推进时，遇到了刚才说的一些问题，比如良率目前是比不过像积塔、韩美代工的厂商，他们的良率可以比较稳定做到 85%以上，但是三安现在是 80%以下。可靠性上，刚才说国内很多厂商在碳化硅的可靠性都会在参数上做降额，还满足不了刚才说的“三高”，175 度、1200伏、85%的高湿的测试，有的会在温度上降额，有的会在电压上降额。芯片结构上的设计，

封装上的设计，国内的三安光电在这一块也是偏弱一点。但是他的好处还是在于产业链够全，虽然发展慢，但是未来还是在国内会有比较大的空间，2025 年 OBC 肯定会比较成熟，OBC国内企业都会大批量使用。电控芯片到 2025 年从目前的进度来讲，国内很多做电控级别的Mos 芯片到 2025 年可能具备上车甚至小批量的阶段，OBC 未来也会是一个比较大的市场。

衬底上 WOLFSPEED 已经到 8 寸，但由于没有 8 寸外延和 8 寸 Fab，还需要两三年的开发，短期内形成不了对国内厂商的碾压优势，6 寸后几年会是主要竞争，国内这几年的衬底会跟 WOLFSPEED 和罗姆的 6 寸拼，但是目前 wolfspeed，罗姆这些企业的衬底 6 寸已经做的相对比较成熟了，我们了解 wolfspeed，包括以前买他的衬底，他是做分档出货的，比如卖到海外 ST 的厂商是做一些良率比较高的和质量非常好的衬底，供给他们做车载电控Mos 的芯片。国内主要是停留在二极管的应用，所以会把一些良率比较低的、质量比较低的给国内，国内做一些比较小的二极管的芯片。未来要看 wolfspeed、罗姆这些企业会不会放开比较高质量衬底的销售。国内目前 6 寸衬底，三安光电、天科这几个厂商，都是刚刚从 4 寸切到 6 寸，4 寸在国内相对比较成熟了，6 寸是刚刚切换过来，包括山东天岳前段时间有一个千万的订单。目前国内的 6 寸衬底，刚刚出来没多久，工业上、电源上有了，但是在电控级别的应用目前还没

有真正的大批量验证。因为衬底还是会影响到器件可靠性、良率，这块是国内跟海外的差距。比如大批量应用时，目前衬底的分档次标准，哪些衬底用来做二极管，哪些衬底可以做碳化硅的 Mos，国内目前也没有明确的标准，国内的企业还是需要两三年左右的时间去建立标准，提升质量。

Q: 碳化硅设备这一块怎么看，国内有没有一些比较好的企业对碳化硅的进步比较有价值？

A：目前碳化硅的设备，特别是衬底的设备最重要的还是在温度的均匀性，之前很多的设备主要是用感应加热，设备如果持续两周以上的，温度的均匀和一致性很重要。气压的控制，目前也是比较关键的。设备再好，最关键的还是在关键参数的调配，比如怎么调气压和温度。海外的企业在这块也是做了很多年，包括一些缺陷和生产速度怎么平衡，如果要做的更快，但成本会更低，但缺陷也会更多，所以整体要做一个平衡和折衷。设备这一国内单晶炉目前也有很多厂商在做，像衬底生长的一些关键参数、专业程序，我觉得目前国内很多厂商还

需要时间。外延这一块的设备主要是海外企业了，外延跟衬底上不是一个原理，是化学方法做，海外的外延厂商单体价格比较高，国内还是以进口为主。国内目前外延设备的厂商还没有看到，因为价格还比较高。

Q: 目前国内车用碳化硅的市场增速情况怎么样，未来两三年能达到什么样的规模，请问您有没有预期？

A: 我们内部提的目标还是比较激进的，2023 年 50%甚至是 60%以上实现碳化硅电控级的应用。目前 OBC 是 100%采用碳化硅 Mos，因为相对成本增加的不多，对系统来讲还有充电效率和一些系统体积的收益。OBC 未来进展的速度会比电控更快，比如到 2025 年 OBC 国内基本上 70%-80%是用碳化硅 Mos 的方案。电控可能会相对慢一点，因为目前成本还是比较高，碳化硅的模块单颗芯片从 80 块钱到 60 再到 50 多还在持续的降本，目前做一个模块要卖到 6000、7000 以上，所以很多电控厂还是不能接受的，主要还是未来跟降本相关，未

来碳化硅模块可以做到 3000 左右价格的时候，我们觉得基本上能在国内电控实现 30%-40%的普及率，按目前的节奏看可能就是在 2025、2026 年左右做到这样的水平。

Q: 公司半导体是 IDM 模式，碳化硅器件供应链是从衬底、外延和封装都是自己在生产，还是现在在和其他厂商合作？

A: 衬底我们在开发，但是还没有量产，我们觉得衬底是未来整个产业链里面价值链比较高的，包括良率质量很关键，所以衬底还在开发，要两年以上，最早在明年有一些样品出来。外延因为投资比较大，收益也不是太高，所以这一块未来主要是依靠外协，交给外面代工，我们目前也投资了国内的天域，未来会绑定他做外协的一些加工。芯片我们最早已经在做Fabless 的模式，芯片在 OBC 上也用了几年，Fab 正在自己建，最早明年 Fab 会开始有一些芯片投产。封装像电控级的模块我们 2018 年就开始开发，最早在 2020 年底开始装车。除了

外延这一块没做之外，其他的我们基本都会涉及。

Q: 关于量的情况，您刚才提到 OBC 主要是一些 Fabless 公司来供，现在产能这么紧张的情况下，如果明年的量继续上，他们怎么实现产品量的供应呢？

A:已经在导入国产，OBC 没有电控那么紧张。从去年我们就引入瞻芯、瀚薪、爱仕特，今年还引入了研究所，有十三所、十五所的器件，都能保证每月 100K 以上的出货。自研部分现在是积塔代工。再加上小部分外采，总体来说今年可以满足。明年在车上还有 100 万台以上的增量，需要看国产厂商产能的增量。像目前的瞻芯也在自己投资 Fab，明年 Fab 的产能也会出来，包括爱仕特每个月能拿到 1000 片以上的产能，产能还能再往上扩。十三所目前产能相对比较小，但也在扩展，我们在跟各个供应商沟通，OBC 上相对还好，按一台车上 6 颗来算的话，基本上可以支撑 100 台以上的装车，这一块还是能够满足的。主要还是电控，本来预测今年 10%以上的替代率，差不多 15 万台以上的车，去年是 2 万台车，现在由于海外芯片的限制，像博世、ST 的芯片，博世是自己做电控，ST 是只供特斯拉，所以今年我们是

拿不到更多了晶圆产能，只能供到 6-8 万台左右的量了，缺口还是比较大的。我们也去找过一些国内厂家，目前要么是良率做的很差，要么是可靠性还没有那么高。

Q: 上游衬底这部分，WOLFSPEED 的衬底很多已经被锁定了，国内就算代工产能扩产的话，上游衬底这一块能保证这个量的供应吗？

A:目前天科合达、山东天岳产能还比较充足，目前可以满足 SBD，OBC，电控目前还没有国内的可用。

Q:产业格局复杂，后续什么样的企业才能最终胜出？

A:碳化硅未来 50%以上应用还会在车载电控上，未来谁先突破电控车规级别应用，谁就能有机会胜出。目前我们外购芯片的车载模块已经上车了，国内斯达也上车了。三安光电目前有做封装的开发，但是离上车还有一两年的时间。目前碳化硅模块上车的主要就是这几家，这几个厂家也在开发器件，因为有自己系统的车载应用，去开发器件会相对比较容易一些。做代工业务的厂商，瞻芯应该比较快一点，他在义乌投了一些 Fab，设备很多都到位了，最早明年芯片就可以投产，是做代工模式业务里面目前相对最快的。国内目前的进展快的就是这几家，相对会有一些优势。

Q: 能做主驱比 OBC 更能意味着在这个行业里面会有比较强的领先性和优势是吧？

A: 对，OBC 有 FAB 的也在做，没 FAB 的也在做，目前差距不太大，更多的还是在一些可靠性上的差距，很多 OBC 企业是做碳化硅 Mos 的企业，每个厂家出具的可靠性报告都不太一致，但是从目前的性价比上都比海外便宜 30%以上的价格，性价比比较高。

Q:国内有的厂商 15mΩ和 17mΩ能出来，有代表意义吗？

A:没有代表意义。有的成品一个模块成本 30000 块，一片只有不到 10 颗样品。良率、可靠性也还没有得到认证。

Q:陶瓷衬板 AMB 比 DBC 衬板导热性能更好，但成本要上涨 10%-15%，有必要替换吗？

A:硅的应用上，英飞凌 IGBT+SBD 的模块有 660A，820A,950A，三个规格。能达到 950A 就是因为用了 AMB 基板。他的 AMB 是 DBC 成本两倍左右，因为用了比较薄的 AMB，但是可以带来电流输送能力的 15%以上的提升，比较划算，根据应用需求来选取。

碳化硅应用，AMB 必须要选用，因为碳化硅频率高，功率密度是 IGBT 的 2-3 倍，需要更强散热，如果继续使用 DBC 会影响器件寿命，AMB 基板要求 0.8mm 的铜板，成本是DBC 的三倍、四倍。

Q:AMB 国内也有厂商在产能爬坡，降本增效，整车厂、充电桩的大功率器件厂商如果 AMB成本降下来会用吗？

A:加工不贵和 DBC 差不多，主要是陶瓷贵，成本差异比较大。

Q: 芯片外购再做成模块、模组，销售，未来主要是在电控领域要求比较高，这个领域未来大家的差异从源头看是不是主要在于衬底质量的不同而造成的，还是有什么其他能力的差异？斯达半导现在怎么样？

A: 未来一个是衬底，还有一个是芯片，芯片开发可靠性的要求会更高，温度、电压、湿度要求会更高。为了体现可靠性，衬底是一方面，衬底的缺陷如果做到更小是可以提升的。但是更重要的还是在器件的设计上，比如目前像英飞凌和罗姆，罗姆以前三代的碳化硅芯片在车载电控上没法用，第四代、第五代改版之后才可以，我们看过罗姆的四代设计，和原来的三代有很大改变。主要是芯片的设计，还有设计匹配的工艺流程，比如现在整个碳化硅的减薄、金属接触，还有一些做的沟槽结构，都是很困难的。我理解器件这一块面临的难度比衬底还要更大，未来还要面临海外在沟槽等很多专利的封锁。斯达也是外购，未来主要还是看自己的芯片设计。

Q:今年 10%的乘用车用碳化硅电控目标是整个市场还是比亚迪的？

A:是比亚迪的，但现在晶圆有限制。

Q: 封装成本是 1000 块钱，这 1000 块钱里面衬板的价值量占到多少？

A: AMB 要占到 300、400，铜底板也有 100 多块钱，加起来接近 1000。

Q:AMB 陶瓷基板目前参与者格局如何？后续竞争会很激烈吗？供给会紧缺吗？

A:主要是原来做 DBC 的企业，市场相对比较小。富乐华，罗杰斯，国内有盛达，博敏电子威斯东山。目前肯定是紧缺的，但是目前从国内的厂商，原来的厂商在做，新的厂商也在进来，可能两三年之后就是供过于求了，目前还是非常短缺的，包括 DBC 的价格都比原来涨了 30甚至 40%以上。

Q:国内新能源车厂和海外的碳化硅大厂签订长单如何？

A:其他公司的数据没有，比亚迪自己的有 ST、博世，目前博世占到我们业务量的 70%-80%，ST 占到 20%，未来 WOLFSPEED 的未来也 20-30%。

Q:未来沟槽和平面谁出货多？转换难点在哪？

A: 现在 ST、WOLFSPEED 这些厂家主要还是平面的，不过博世是沟槽的，还有未来罗姆，国内的一些厂家和海外的汽车都是用的沟槽。目前量最大的还是平面，是因为特斯拉的量，ST 和安森美给特斯拉供的都是平面的。未来沟槽的性价比会越来越高，因为有一个降本手段就是平面变成沟槽，因为目前像罗姆这种沟槽结构的碳化硅芯片进口的价格可以做到 30

块钱以下，因为电流密度更大，单颗芯片的尺寸可以做到更小。沟槽这一块只要可靠性能够满足，未来跟 IGBT 一样，沟槽会替代平面的结构。难点再可靠性，罗姆三代以前的芯片在车上都是不能用的，直到做了第四代，可靠性、

芯片的设计才过关。

Q: 碳化硅跟 IGBT 在封测材料和测试设备端的差异是比较大的吗？

A:银烧结需要新设备，大部分设备都一样。但材料差异有很多，AMB 板，铝线替换成铜连接，封装未来会用塑封而不是硅胶。