特斯拉 Model3 搭載 SiC，寬禁帶半導體迎來(lái)爆發(fā)

去年 11 月底，特斯拉 Model 3 新款開(kāi)售，其產(chǎn)品設計和功能變化都引起了外界關(guān)注。

在特斯拉 Model 3 車(chē)型中，SiC 得到量產(chǎn)應用，這吸引了全球汽車(chē)廠(chǎng)商的目光。搭載 SiC 芯片的智能電動(dòng)汽車(chē)，可提高續航里程，對突破現有電池能耗與控制系統上瓶頸，乃至整個(gè)新能源汽車(chē)行業(yè)都有重要意義。

目前，業(yè)內普遍認為以 SiC 為代表的寬禁帶半導體將成為下一代半導體主要材料，那么寬禁帶半導體當前發(fā)展狀況如何？國內外發(fā)展寬禁帶半導體有哪些區別？未來(lái)發(fā)展面臨著(zhù)哪些挑戰？

01、特斯拉 Model 3 首批搭載 SiC

對于全球汽車(chē)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，特斯拉的每次動(dòng)作，都會(huì )引起高度關(guān)注，特斯拉 Model 3 搭載了 SiC 芯片，成為全球首批在量產(chǎn)中使用 SiC 芯片的汽車(chē)制造商之一?；?Model 3 在市場(chǎng)上的成功，以及 SiC 在續航里程等方面的優(yōu)勢，SiC 一經(jīng)亮相，迅速成為全球芯片廠(chǎng)商和汽車(chē)廠(chǎng)商的關(guān)注焦點(diǎn)。

德國芯片制造商英飛凌推出用于電動(dòng)汽車(chē)逆變器的 SiC 模塊，緊接著(zhù)，現代汽車(chē)宣布要在旗下電動(dòng)汽車(chē)中使用 SiC 芯片，并且明確表示，使用 SiC 芯片的電動(dòng)汽車(chē)續航里程將提高 5%，這又為 SiC 作了正面宣傳。

事實(shí)上，SiC 芯片的確具有常規半導體難以比擬的優(yōu)勢，從 SiC 發(fā)展的歷程中也不難看出，SiC 也是目前研究相對更成熟的材料。

此前，硅（Si）和鍺（Ge）作為半導體產(chǎn)業(yè)的主流，在集成電路、航空航天、新能源和光伏等產(chǎn)業(yè)中應用廣泛。隨著(zhù)高端制造、大功率發(fā)光電子器件日益發(fā)展，對頻率、效率和噪聲等要求越來(lái)越高，第二代半導體砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）應運而生。

但到目前，人類(lèi)在 5G 通信、智慧電網(wǎng)、宇航衛星、新能源汽車(chē)等前沿領(lǐng)域不斷突破，體積更小、性能更優(yōu)、效率更高的芯片材料成為產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的剛需，市場(chǎng)需求倒逼芯片材料不斷革新。

在這種情況下，SiC 碳化硅和 GaN 氮化鎵作為第三代化合物半導體材料，正式進(jìn)入人們視野。如前文現代汽車(chē)公開(kāi)所述，SiC 材料更加耐高溫、耐腐蝕，這種優(yōu)勢有助于提升功率、減少散熱，對提升新能源汽車(chē)續航的確有重要意義。

02、國際巨頭未完成壟斷，國內有條件追趕

目前來(lái)看，對第三代半導體材料 SiC 和 GaN 的研究相對成熟，和前兩代半導體材料相比，SiC 在禁帶寬度等方面有明顯優(yōu)勢，也更耐高溫、更抗輻射，在大功率、高溫、高輻射應用場(chǎng)景中尤其適用。GaN 材料則更耐壓、更耐熱、更耐腐蝕，在發(fā)光器件中比較適用?；谛阅苌系拿黠@優(yōu)勢，國內外相關(guān)企業(yè)都在積極發(fā)展寬禁帶半導體材料。

放眼全球，目前，寬禁帶半導體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)依然由國外企業(yè)所主導，但國際巨頭還未形成行業(yè)標準，在規模上也未形成完全壟斷。同時(shí)，我國內需市場(chǎng)龐大，在市場(chǎng)和應用上有明顯優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)鏈條也日益完善。

在國際市場(chǎng)上，寬禁帶半導體材料已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段，在新能源汽車(chē)、5G 通信、光伏、消費電子等領(lǐng)域應用廣泛，代表性企業(yè)有 Wolfspeed、onsemi、ROHM 等，比如 Wolfspeed，是全球最大的 SiC 襯底制造商，其主營(yíng)業(yè)務(wù)是專(zhuān)門(mén)研究 SiC 材料，專(zhuān)注于第三代化合物半導體。

相比于國際市場(chǎng)，國內企業(yè)在整體技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)應用上有所落后，但近年來(lái)技術(shù)水平不斷提升，部分技術(shù)已經(jīng)達到國際先進(jìn)水平，比如在寬禁帶半導體微波射頻芯片技術(shù)上就擁有明顯優(yōu)勢。

此外，半導體照明技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應用也相對更成熟，2022 年初我國寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值接近 8000 億元，其中大部分產(chǎn)值就來(lái)自于半導體照明。

03、產(chǎn)業(yè)前景廣闊，降本成為關(guān)鍵

寬禁帶半導體快速崛起，已經(jīng)成為全球半導體和相關(guān)產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)，我國內需市場(chǎng)規模龐大，并且又是以市場(chǎng)應用為驅動(dòng)的發(fā)展模式，長(cháng)期來(lái)看，我國寬禁帶半導體在產(chǎn)業(yè)化上有諸多優(yōu)勢。

再者，和集成電路產(chǎn)業(yè)相比，寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)對工藝技術(shù)、設計流程和精密程度的要求相對較低，因此企業(yè)進(jìn)入的門(mén)檻不高，這也為國內企業(yè)成長(cháng)提供了可能。

資本也看到了寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)的巨大前景，也在加速推進(jìn)寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2021 年，即使在疫情的背景下，仍有超過(guò) 60 家企業(yè)完成融資，這說(shuō)明寬禁帶半導體也被資本高度看好。

當然，看到行業(yè)發(fā)展的前景，也不應忽視面臨的挑戰。目前，寬禁帶半導體使用領(lǐng)域主要集中在射頻器件、大功率電力電子器件、光電器件上，應用領(lǐng)域仍有待拓展。此外，我國雖然已經(jīng)實(shí)現了研發(fā)和生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，但產(chǎn)品迭代速度較慢，在應用端評價(jià)體系也相對缺乏。

長(cháng)期來(lái)看，成本依然是決定寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)化的重要因素，隨著(zhù)成本不斷降低，產(chǎn)業(yè)化也將迎來(lái)加速。