上一次碳化硅（SiC）被送上热搜是在今年3月，当时特斯拉宣布将碳化硅在自行车上的使用量减少75%。
这个由特斯拉牵头的行业，因为马斯克的一句话，几乎崩溃了，全球碳化硅龙头Wolfspeed的股价今年已经下跌了三分之二。
wolfspeed和碳化硅概念股**的主要原因绝对是特斯拉的背刺，但市场的悲观发酵也少不了误解。
就在特斯拉官宣一周后，宝马正式宣布与安森美签署长期供货协议，后者的750V Elite SiC模块将“搭载”宝马400V电动动力总成。
此后，奔驰、大众等车企纷纷与Wolfspeed、英飞凌合作，确保碳化硅产品的稳定性。 东吴**估计，今年1-8月，除特斯拉外的其他车企贡献了碳化硅车型销量的25%。
据法国市场研究机构Yole统计，全球碳化硅功率器件市场规模有望从10个增长9亿美元，增至6297亿美元，复合年增长率为34%。 其中，汽车应用主导着SiC市场，占整个功率SiC器件市场的75%以上。
然而，看得见的市场增速并不能带来行业半死不活的股价，碳化硅成了谜：一方面，特斯拉的减持市场在哀嚎，另一方面，一大批车企在努力宣传。
为什么选择碳化硅？
碳化硅作为第三代半导体材料，适用于制造高温、高频、耐辐射、大功率器件，一度被视为新能源汽车领域的理想材料。
在汽车市场上，是特斯拉向汽车开了第一枪。
2024年，特斯拉在其第四款车型Model 3中用意法半导体（ST）的SiC MOSFET功率模块取代了主逆变器。
在三电系统取代发动机和变速箱成为汽车的心脏后，电子控制环节中的变频器也成为重要部件。 其价值在于将直流电转换为交流电的过程，为应用系统提供了“降本+增效”
碳化硅比硅基IGBT具有更高的功率转换效率（ST计算为3.）。4%，小鹏汽车估计为3%4%），电动汽车的续航里程可以延长5-10%，即在相同里程下可以降低电池容量，降低电池成本
碳化硅的高频特性可以减小逆变线圈和电容器的尺寸，大大减小电驱动的尺寸，并通过降低可闻噪声来降低电机的铁损。
根据蔚来工程师提供的数据，ET7上的180kW永磁同步电机（主驱动电机）采用碳化硅（SiC）功率模块，与传统硅基模块（IGBT）相比电流提升30%，综合电源效率为915%；
碳化硅可以承受更高的电压，在电机功率相同的情况下，通过提高电压可以降低电流强度，从而使电缆重量轻，节省安装空间。
此外，由于碳化硅逆变器体积小，还可以配备成本较低的冷却系统，从而降低整车成本。
2024年，保时捷推出了全球首款搭载800V电压平台的汽车，从而开辟了碳化硅在电动汽车市场的另一个价值：快速充电。
与400V电压平台相比，800V高压平台可以支持汽车拥有更长的快速充电时间。 在800V甚至更高电压等级的平台上，原有的硅基IGBT芯片已经达到材料极限，性能更好的碳化硅功率器件成为理想的替代品。
总之，碳化硅性能优越，体积小，节能效果明显，提高了电池有效寿命，因此一举成为新能源汽车市场的甜蜜点。 继特斯拉之后，比亚迪、蔚来、小鹏、华为等众多车企和龙头企业纷纷将碳化硅装入汽车。
那么问题又来了，既然碳化硅这么好，特斯拉为什么要减碳呢？
碳化硅也有局限性
特斯拉的减产基本来自两个层面，一是碳化硅偏高，不符合特斯拉的整体降本策略，民生此前曾计算过，Model 3主驱逆变器使用的48款碳化硅MOSFET总成本为5000元，相当于传统方案中硅基IGBT的3-5倍。
这显然不是一向以成本计价的特斯拉想要的，所以用定制的模块封装技术代替了一些碳化硅。
二是产能问题。
据市场估计，平均2辆特斯拉纯电动汽车将需要一块6英寸的碳化硅晶圆。 特斯拉Model 3 Y的年产能为100万片，每年需要超过50万片6英寸硅片，目前全球碳化硅片年产能为40万片60万片。 这意味着全球碳化硅总产能可能不足以满足特斯拉的单独需求。
制约碳化硅大规模生产的一个重要因素是技术，尤其是衬底的制备技术。
碳化硅产业链自上而下包括衬底、外延、器件设计、晶圆制造、模块封装等环节，其中，在碳化硅器件的制造成本结构中，占衬底成本的比例最大，约为衬底成本的46%，是目前有效产能瓶颈和降本瓶颈。
一方面，衬底的高成本是由于时间成本高，例如在2000摄氏度以上生长，是硅的两倍生长2cm碳化硅晶体棒需要7天，而传统的硅材料只需3天即可生长成晶体棒。
另一方面，碳化硅衬底需要复杂的加工工艺，其中最重要的是碳化硅非常坚硬，这使得在切割过程中非常容易碎裂。
因此，有一种说法是碳化硅是产业链的核心。
如何降低碳化硅衬底的成本尚无定论。 简单来说，技术升级迭代有多种途径。
从性能参数优化的角度来看，减少位错缺陷和微管缺陷是一个关键的技术方向。
碳化硅器件的制造是在衬底外延生长的外延层上实现的，位错缺陷（TD）和微管缺陷（MP）等碳化硅晶体的关键技术指标也会延伸到外延层，从而影响器件的质量。
因此，减少基板缺陷是基板制造商积累专有技术的关键技术方向。
一方面，SiC MOS对晶体材料的质量要求比SiC SBD更高，对晶体缺陷指标的要求更高另一方面，降低基板的晶体缺陷指数可以提高器件制造的良率和质量，从而降低器件制造成本。
在基板尺寸方面，8英寸基板需要量产。
但这是困难的，在2024年2英寸碳化硅晶圆已经研制成功，但直到2024年，工业界才出现8英寸碳化硅晶圆。
Wolfspeed 的 8 英寸 SiC 衬底也花了 7 年时间才量产。 在目前的全球市场上，成熟和工业化的碳化硅晶圆仍然是4英寸和6英寸。
根据Wolfspeed的2024年投资日报告，在碳化硅衬底上，在6英寸到8英寸的碳化硅衬底上，在单个衬底上制备的芯片数量从448个增加到845个，边缘损失占比从14%下降到7%，可用面积几乎翻了一番，合格芯片的产量增加了80-90个。
因此，8英寸甚至更高英寸是未来的关键技术方向。
据三代半专家数据显示，除Wolfspeed外，其他国际SiC厂商有望在2-3年内量产8英寸SiC衬底，而自2024年以来，以天悦先进为代表的国内衬底厂商已成功研发出8英寸SiC衬底样品，天悦先进在23H1实现小批量销售。
容量和本地化
由于衬底制备困难，碳化硅产品的收率一般不高。 去年8月，露笑科技表示，其50%的碳化硅良率已达到世界一流水平。
良率一直是困扰碳化硅产能的最大问题，以国内领先的SiC衬底龙头天岳先进为例，虽然工艺水平不断提升，但直到2024年6月，晶棒良率仅为50%，衬底良率为75%，传统硅器件整体良率可高达99%。
因此，该行业的做法是在产量与规模之间取得平衡。 根据《2024年碳化硅（SiC）行业调查》，2024年国外有30个碳化硅相关项目扩建或投产，总投资超过800亿元，新增衬底产能超过250万片。
在先进8英寸SiC晶圆量产方面，2024年4月，Wolfspeed位于纽约的莫霍克谷SiC制造工厂正式开业，成为业内首家实现8英寸SiC晶圆量产的企业。 2024年6月，意法半导体在瑞典诺尔雪平工厂成功生产全球首款量产8英寸碳化硅晶圆。
II-VI Semiconductor于2024年7月展示了8英寸导电SiC衬底，2024年推出了8英寸半绝缘SiC衬底，2024年4月，II-VI 表示将在未来五年内将SiC衬底产能提高5至10倍，预计8英寸SiC的量产时间为2024年。 作为首批展示8英寸SiC衬底的制造商之一，ROHM将原定于2024年的量产节点提前到2024年。
此外，据YOLE数据显示，国内外十几家企业已将8英寸SiC晶圆的量产提上日程，但大多仍处于样品或小规模量产阶段。
在最受关注的本地化层面，也取得了一些进展。
除搭载进口品牌SiC功率模块的蔚来ET7外，其他三个品牌均采用国产自主研发的SiC功率模块：吉利智能精灵1采用核心能量模块，小鹏G9 SiC模块自2024年9月起由星空半导体提供比亚迪模块自备。
国内厂商也逐渐开始研发国外器件，如天悦先进，在2024年之前，其客户主要是无线电探测和信息通信行业的厂商，以及半绝缘SiC衬底，2024年部分产能转移到导电衬底后，先后与国家电网、英飞凌、博世集团、 等，上汽、小鹏、广汽等车企也通过参与配售，加强了对自身的约束力。
在资本领域，车企及相关企业也开始早早布局。 据爱记微统计，2024年，超过20家SIC公司完成融资，总规模超过17亿元2024年，超过26家SIC公司完成融资，总规模超过16亿元。 2024年上半年，SIC企业融资再创新高：超过25家相关企业完成新一轮融资，总规模超过85亿元，涵盖外延、衬底、器件、设备等环节。
例如，比亚迪投资了天宇半导体和天科和大，小鹏汽车投资了展信电子。 华为哈勃累计投资了5家碳化硅相关企业，覆盖碳化硅全产业链。
结语
随着产能的增加，碳化硅**也有望在2024年或2024年实现下调。 以基板为例，目前国产基板主要集中在5000-8000元，其中国外品牌为7-8000元，6英寸国产产品为5-6000元，预计明年将降至4000元以下。
到2024年，其8英寸基板生产的MOSFET芯片成本将比2024年的6英寸基板降低63%，其中28%来自生产效益（良率提升），25%来自规模效应，10%来自自动化提升。
由于国内相关行业起步较晚，从以往SIC衬底量产节点来看，全球4英寸SIC衬底量产时间比国内早10年左右，而6英寸则缩小了差距，量产时间相差约7年。 但随着产学研结合模式的推出，以及相关产业的投资热潮，国产SiC衬底有望加速追赶国际领先水平。
资源。 1] 碳化硅 （SiC） 半导体专家交流会议纪要，DT Semiconductor。
2]碳化硅——谁拿到衬底，谁就拿到世界国产化进展如何？中国半导体论坛.
3] 三年来最好的！碳化硅上半年募集资金超过85亿元，整合微电网。
[4]金属新材料产业专题报道：碳化硅：第三代半导体明星，浙商**.
[5]《造物主推翻了神的偶像：碳化硅的兴起与房屋的倒塌》，远川研究所。
6]特斯拉火热的碳化硅产业，未来会不会有星辰大海？京东资本。
7】电子行业深度报道：碳化硅车型密集发布，聚焦国内衬底厂商扩张及器件厂商在车上的进展。