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2025年中国SiC芯片价格将降30%,新能源车爆火下SiC何去何从?

去年之际,“谁能在电动汽车领域占据SiC的先机?”“第三代半导体技术崛起势头强劲”“碳化硅:已占据新能源车市场半壁江山,第三代半导体市场百亿规模的大幕正式拉开”……这些描述成为了SiC的独特标志,市场前景一片看好,充满希望。

盛景并未持续长久,“据预测,2025年我国碳化硅芯片的成本将大幅降低,降幅可能达到30%”“碳化硅成本的骤降,预示着市场竞争的下半场即将拉开帷幕”……

新能源车爆火,那SiC怎么了 ?

01核心矛盾:需求增长VS产能狂飙

预测显示,到2025年,全球SiC衬底的产量有望达到400万片,而市场对SiC衬底的需求预计仅为250万片。

从需求端分析,特斯拉Model 3作为首款配备全碳化硅(SiC)功率模块电机控制器的纯电动车型,引领了SiC技术的应用潮流。在Model 3推出之前,市场上的新能源汽车普遍采用了基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的技术方案。Model 3通过采用SiC模块替代IGBT模块,极大地推动了碳化硅等宽禁带半导体在汽车行业的普及和运用。Model 3推出后产生了显著的“示范效应”,促使众多汽车制造商纷纷效仿,开始采用碳化硅技术。与传统的IGBT相比,碳化硅技术能够显著提升多个性能指标,展现出明显的优势。

2024年,特斯拉在SiC BEV市场领域持续占据领先地位,其出货量逼近两百万辆。尽管这一数字较2023年有所减少,降幅达到5%,显示出BEV市场在短期内存在波动,但这并未对SiC技术的长期增长潜力造成影响。

Yole Group预测,得益于2026年电动汽车需求的显著回升,SiC市场预计在2024年至2029年期间将实现接近20%的年均复合增长率,届时市场规模有望突破100亿美元。

中国汽车制造商的兴盛进一步强化了这一发展动向。比亚迪、蔚来、吉利以及小米等企业正努力扩充其基于碳化硅(SiC)技术的电动汽车产品线,力图在电动汽车领域获得更广阔的市场份额。

市场前景一片光明,然而SiC行业的供需关系正变得越来越复杂。众多供应商正努力增加产能,特别是积极推动从6英寸晶圆向8英寸晶圆的升级,旨在提高生产效率并减少每件产品的成本。

然而,目前终端系统的需求似乎难以与这一扩张的规模相契合。行业反馈指出,供应商所公布的总产能或许已经超过了短期内SiC器件的实际需求量。

从供应端分析,面对这一挑战,供应商正在依据订单变动情况灵活调整生产规模,同时放慢了部分扩张步伐,旨在更好地适应2024年及2025年的市场实际情况。

垂直整合已成为SiC市场竞争的核心策略。诸如意法半导体、安森美、Wolfspeed以及英飞凌科技等领先企业,正逐步增加对内部晶圆制造和模块生产的资金投入,其目标直指实现高达10亿美元的营收增长。

企业若能掌握从晶圆到模块的整个生产流程,便能在成本控制、产品质量提高以及迅速应对市场波动方面取得优势。以英飞凌科技为例,其在汽车和工业领域的广泛布局使得其2024年的收入逆势上扬;与此同时,意法半导体和安森美由于电动汽车市场增速放缓,承受了一定的经营压力。

Wolfspeed公司在本年度对外宣布,他们在美国纽约州的莫霍克谷设立了全球首个、规模最大的独有8英寸碳化硅(SiC)制造工厂。Wolfspeed的全球项目管理副总裁Chris McCann等人透露,该工厂规模宏大,建设高峰期时,现场施工人员高达3800名。此外,工厂预留了200万平方英尺的扩建空间。截至目前,Wolfspeed已为该工厂招募了200余名员工,预计在全面运营后,将提供1800个就业岗位。

在我国,三安光电的碳化硅衬底和外延产品销售已正式纳入集成电路产品的收入统计,同时公司还透露,其6英寸碳化硅产品的月产能已达到16000片。根据之前的信息,截止到2025年4月,湖南三安的8英寸碳化硅衬底和外延的月产能已经达到1000片,而8英寸碳化硅芯片的生产线也正在紧张的建设中。重庆三安的8英寸碳化硅衬底生产设施在2025年3月正式开始运营,目前每周的产量达到500片,而且公司正规划将这一数字逐步增加,目标达到每周1万片。

在合资领域,湖南三安与意法半导体在重庆共建的安意法半导体公司于2025年2月正式投产,初期月产能设定为2000片,预计在达产阶段,8英寸外延和芯片的年产量将攀升至48万片。与此同时,湖南三安与理想汽车共同出资的苏州斯科半导体公司,其研发并生产的理想汽车自主碳化硅功率模块也于2025年2月13日成功下线。

财务报告揭示,2024年三安光电的营业额达到了约145亿元,较上年同期增长了16.7%。特别值得一提的是,碳化硅业务板块的营收成功跨越了11.4亿元大关,这一数字较去年增长了惊人的200%,对公司整体营收的增长贡献显著。

02过剩信号已现?

至2024年年末,我国6英寸碳化硅MOS衬底的价格已经下降至2500至2800元人民币区间,年度跌幅超四成,逼近成本边缘。观察应用领域,新能源汽车成为推动碳化硅市场扩张的关键力量。在国际市场上,领先企业的6英寸碳化硅模块价格已跌至2000元以下,而我国同类产品价格更是降至1500元左右,碳化硅器件在终端市场的普及速度正在加快。国内碳化硅(SiC)的生产能力增长迅速,得益于地方政府和资本市场的双重推动,产业布局得以加速。然而,这种快速的产能增长也导致了市场内部的激烈竞争。预计到2025年,SiC衬底市场将进入淘汰期,资金和技术实力不足的中小型企业将面临被淘汰的风险,而那些拥有产业链协同优势的龙头企业则有望在市场中占据更大的份额。

美国碳化硅行业的领军企业Wolfspeed正面临严重的债务困境,其股价已跌至一半,这一状况背后是高达65亿美元的债务负担、业绩的持续下滑以及政府补贴的不确定性。尽管该公司手握价值120亿美元的订单以及技术上的优势,然而电动汽车市场的需求减缓以及政策上的角力使得它陷入了破产的边缘。此次危机很可能会成为第三代半导体行业发展的一个重要转折点。

此外,技术领域亦面临替代性的挑战。在采用碳化硅(SiC)基功率器件的过程中,人们普遍担忧其可靠性,并寄望于氮化镓(GaN)能够成为根本性的解决方案。碳化硅晶体种类繁多,超过200种,每种晶体均具有独特的堆叠结构,以及构成四面体晶体结构的四个最近原子的排列方式。具体来说,这些结构主要包括“3C”、“4H”、“6”、“15R”等类型。

各类材料均具备独特的物理属性,其中4H因具备优异的迁移性能,被广泛应用于众多功率型器件之中。然而,人们普遍担忧,在器件经历频繁的加热与冷却循环时,可能会引发相变,进而影响器件的品质,造成故障和损坏。

GaN具有六方纤锌矿和立方闪锌矿两种不同的结构形式。六方纤锌矿结构是一种稳定的相态,适用于制造器件;而立方闪锌矿结构虽然也是已知的,但并非稳定相。正因如此,在追求高可靠性的应用场景中,人们更倾向于使用GaN来替代SiC。

03背后的深层原因

美国政府已作出承诺,将为该项目投入超过70亿人民币的资助,其中部分资金已用于场地准备工作。然而,剩余资金的使用将取决于Wolfspeed是否能够满足州政府规定的招聘条件。此外,Wolfspeed正计划借助《CHIPS法案》来争取更多联邦政府的资金支持。

Wolfspeed的临时负责人托马斯·维尔纳指出,确保美国在半导体技术方面的竞争优势是两党共同关注的焦点,不论政治局势如何演变,该项目的资金投入将保持稳定。

此前已有报道指出,Wolfspeed在查塔姆的工厂在2024年3月完成了首期工程的封顶庆典,同时部分长晶炉设备已陆续进场。据预测,该工厂将在2025年上半年启动生产流程。一旦项目全部完工并投入运营,Wolfspeed的碳化硅衬底产量有望实现十倍的增长。

值得关注的是,自2019年起,Wolfspeed旗下的工厂已完成了从扩张到重组的转变。在这期间,即2019年至2023年,鉴于市场需求的激增以及Wolfspeed自身产能的不足,该公司共发布了四次扩产计划,累计投资额超过65亿美元,折合人民币约为473亿元。

在政策推动下产生的非理性投资行为,或许为SiC市场增添了一层模糊的面纱。

04车企战略摇摆

2024年,奔驰对外公布了一项调整计划,该计划涉及原本计划在2030年前于主要市场全面推广电动化销售的既定目标。这一调整举措主要源于市场需求并未如预期般增长,以及全球范围内电动车需求增长速度的减缓。奔驰观察到,电动车的普及速度并未如先前所预测的那样迅速,而且不同地区的市场在新能源汽车的接纳程度和发展步伐上存在显著的不同。

宝马选择了并行推进燃油车与电动车发展的策略。尽管宝马在积极推动电动化进程,但并未完全放弃对燃油车的研发和生产。宝马坚信,在未来的较长时期内,电动车和燃油车将在市场上并存。基于此,宝马决定采取更为灵活的发展策略,并致力于研发新一代内燃机,以应对愈发严格的排放要求。

丰田对其电动化发展策略作出了相应的调整举措。在2022年,该公司决定取消若干电动车型的生产安排,且明确指出电动车并非是解决环境问题的唯一途径。丰田公司转而更加重视混合动力以及氢能源技术的进步,并认为电动车在制造和生产、以及电池回收环节中,可能会引发新的环境挑战。

福特公司鉴于其电动车销售表现不尽如人意,同时存在潜在的安全风险,决定降低对电动车市场的投入力度。

中国新兴的汽车制造企业正致力于通过垂直整合加快碳化硅技术的自主研发进程。蔚来公司已成功独立研发并量产了首款900伏碳化硅电驱动系统,该系统被应用于ET7等新一代平台车型上,从而实现了模块成本的降低约30%;而小鹏汽车则与国内供应商携手合作,共同开发了碳化硅控制模块,这一创新使得G9车型的充电效率提高了25%。这种路径的差异化主要基于三个核心要素:首先,我国已形成较为完善的SiC产业链,国产化率从衬底(以天科合达为代表)到器件(如比亚迪半导体)已达到40%;其次,新兴品牌车型多定位于高端市场,具备消化SiC较高成本溢价的能力;尤为关键的是,自主掌握核心技术对于打造差异化竞争优势至关重要,例如蔚来汽车自主研发的模块使得其最大电流承载能力提高了15%。行业报告揭示,尽管全球汽车制造商在SiC车型布局上出现了一定的起伏,然而我国新能源汽车领域SiC的应用比例依旧保持着每年50%的增速,这一现象预示着技术选择的差异化或许会在整个产业升级过程中持续存在。

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