SiC很火爆，但可能不賺錢

SiC寬帶隙第三代半導(dǎo)體異?；鸨?，特別是1200V的SiCMOSFET有望取代目前常用的650V Si IGBT。不過火爆歸火爆，但可能賺不到錢。 為什么這么說呢？先從產(chǎn)業(yè)鏈說起。

四大SiCMOSFET廠家成本結(jié)構(gòu)

資料來源：Yole

拋開生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的良率損失，原材料成本中，SiC襯底所占比例最高，能達(dá)到80%。

Si IGBT與SiC MOSFET襯底成本結(jié)構(gòu)對比，顯然，SiC要高很多。

上圖是Wolfspeed在11月投資者大會上公布的SiC襯底市場占有率，Wolfspeed市場占有率為62%，第二名II-VI是14%，第三名SiCrystal是13%，是一家德國公司，但卻屬于日本Rohm，前三名占據(jù)了近90%的市場。

按照常理，如此集中度高的市場，必然是進(jìn)入門檻很高，利潤應(yīng)該很豐厚，然而完全不是如此。

 上表為Wolfspeed連續(xù)8個季度的毛利率統(tǒng)計，可以看出毛利率整體是呈下降趨勢的。

上表是Wolfspeed連續(xù)8個季度的營業(yè)虧損，研發(fā)費(fèi)用和銷售、管理及行政費(fèi)用（SG&A），可以看到研發(fā)費(fèi)用與SG&A費(fèi)用都在持續(xù)上升，虧損幅度也越來越大。加上8英寸晶圓廠的高額開支，未來虧損幅度會更大。

為何不賺錢？可能與Wolfspeed的策略有關(guān)，也可能是需求不足，缺乏議價能力。Wolfspeed和意法半導(dǎo)體、英飛凌以及安森美簽訂了長期供貨合約，合同金額大約13億美元。意法半導(dǎo)體是Wolfspeed的第一大客戶，2021財年占其總收入的18%左右。但Wolfspeed與自己的客戶競爭，Wolfspeed也有SiCMOSFET生產(chǎn)，并且獲得了通用汽車的訂單。這種與客戶競爭的方式非常令人不解，推測是前期太看好市場，產(chǎn)能過剩的緣故。意法半導(dǎo)體和Wolfspeed的競爭對手SiCrystal也簽署了1.1億美元的長期供貨合同。SiCrystal的母公司ROHM也是意法半導(dǎo)體的競爭對手，這種把客戶當(dāng)競爭對手的行為令人不解，推測就是產(chǎn)能過剩。

眾所周知，Wolfspeed在建全球第一座8英寸SiC晶圓廠，預(yù)計明年上半年投產(chǎn)，這會不會提高其利潤率呢？恐怕也不會，現(xiàn)在每個SiC 器件大約32平方毫米，6英寸晶圓可以切割出448個元件，8英寸可以切割845個，晶圓利用率從86%提到93%。成本下降空間大約有30-40%，不過產(chǎn)能更過剩了。

那么做SiC MOSFET成品的廠家利潤如何？這個沒有明確數(shù)字，因?yàn)樾袠I(yè)太小了，沒有獨(dú)立的上市公司。

意法半導(dǎo)體是SiC MOSFET的霸主，市場占有率超過50%，特斯拉獨(dú)家供應(yīng)商。英飛凌應(yīng)該是第二，為小鵬、通用、現(xiàn)代和保時捷供應(yīng)SiC MOSFET，當(dāng)然除了現(xiàn)代的有量產(chǎn)，其他三家都沒有量產(chǎn)。

意法半導(dǎo)體汽車與分離元件事業(yè)部最近5季度業(yè)績?nèi)缦?/p>

相比較NXP和瑞薩，意法半導(dǎo)體的增幅差很多，NXP的3季度收入同比增長51%，環(huán)比增長15%，意法半導(dǎo)體營業(yè)利潤率也偏低，NXP的營業(yè)利潤率是超過30%的，是意法半導(dǎo)體的3倍，特斯拉也未帶動意法半導(dǎo)體業(yè)績。

實(shí)際SiC MOSFET門檻不高，大部分功率半導(dǎo)體廠家都能做，目前達(dá)到車規(guī)級SiC MOSFET有意法半導(dǎo)體、日立、安森美、Rohm、英飛凌、Microchip、博世、東芝、三菱電機(jī)、比亞迪、豐田、Wolfspeed和Fuji。這些都是一流的半導(dǎo)體大廠，SiC MOSFET所占其收入最高的也不會超過1%。還有幾十家初創(chuàng)公司如UnitedSiC、CISSOID也在躍躍欲試，畢竟門檻太低了，其前道制造工藝和白光LED非常類似，后道的封裝類似IGBT，也可以委托專業(yè)封裝廠家，國內(nèi)有類似能力的廠家很多。還有最簡單直接的方式，X-Fab提供SiC MOSFET代工，通常功率半導(dǎo)體基本不委托晶圓代工廠代工，因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體其核心競爭力就是生產(chǎn)成本的控制，但對熱衷短平快的中國廠家來說不是問題，先有銷量，虧損無所謂，有銷量有現(xiàn)金流再加上熱門領(lǐng)域，投資人擠破頭皮去投。

再來看Tier1這一級，大陸（Vitesco）、博格華納、ZF、日立、三菱、電裝都有800V SiC整套解決方案。

為何SiC產(chǎn)能過剩，可能是因?yàn)橹挥?00V系統(tǒng)才能最大限度發(fā)揮SiC優(yōu)勢，而800V系統(tǒng)幾乎是全新的，研發(fā)周期長，成本高，只有少數(shù)廠家能接受，如現(xiàn)代、保時捷、小鵬，很多廠家都在追蹤觀望，包括特斯拉。一向標(biāo)榜創(chuàng)新的特斯拉還是400V系統(tǒng)。

在400V 電壓平臺下， SiC 能夠比 IGBT 器件擁有2- 4% 的效率提升，而在 750V 電壓平臺下其提升幅度則可增大至3.5%- - 8%。資料來源：意法半導(dǎo)體。

此外，同樣功率下，電壓越高，電流就越低，而SiC的成本跟電流大小成正比。實(shí)際就是電流越大，就需要越大的芯片面積，芯片面積和芯片成本是正比關(guān)系。一般SiC MOSFET的成本單位就是價格每安。

SiCMOSFET價格走勢

圖片來源：國盛證券

上圖為SiC MOSFET價格走勢，單位就是人民幣元/A，好比一個200A 1200V的SiC MOSFET價格就是大約600元人民幣，對應(yīng)功率240KW。如果換成650V，那么同樣功率，大概需要369安，價格就是369*1.92=709元人民幣。所以同樣功率，1200V就便宜一點(diǎn)。但是1200V需要對應(yīng)800V系統(tǒng)。

綜上所述，SiC MOSFET最適合800V系統(tǒng)。

800V也有諸多好處。

保時捷Taycan是第一個量產(chǎn)800V系統(tǒng)，不過沒有在逆變器中使用SiC，仍然使用了IGBT，因?yàn)楫?dāng)時沒有合適的SiC，都是針對650V的SiC。

通過比較不同半導(dǎo)體技術(shù)的400V和800VDC母線電壓，可以發(fā)現(xiàn)，使用1200V SiC-TMOSFET的400V DC母線系統(tǒng)逆變器能耗降低了63%，可節(jié)省6.3%驅(qū)動周期；使用1200V SiC-TMOSFET的800V系統(tǒng)可減少69%的逆變器能耗，車輛能耗降低7.6%。由于在行駛循環(huán)模擬中沒有考慮電池系統(tǒng)重量減輕的影響，因此SiC降低車輛能耗的效果還不止這些。在10 kHz （400V系統(tǒng)）工作頻率下，碳化硅能降低38%的損耗；在30 kHz（800V系統(tǒng)）工作頻率，碳化硅能降低約60%的損耗，并且大幅減小散熱器體積和重量，綜合下來能令電池續(xù)航里程提高5~10%。在碳化硅更高的開關(guān)頻率下，未來允許電動汽車使用功率密度更高的高速電機(jī)，更小的EMI濾波器，還能讓電機(jī)靜音（>20kHz）。

2022年奧迪RS e-tron GT使用800V系統(tǒng)

現(xiàn)在續(xù)航焦慮已經(jīng)降低不少，充電焦慮才開始浮出水面，往車身上瘋狂裝電池，超過700公里續(xù)航能力的新車層出不窮，甚至有超過1000公里的，1度鋰電池的重量是3-4公斤，超過一定電量之后的加電池策略，續(xù)航邊際收益極低，算上行車安全問題甚至出現(xiàn)負(fù)的邊際收益。

奔馳的EQE自己開發(fā)800伏系統(tǒng)

電動車超級快充是必走之路。卡住了充電功率的是充電線纜，即使用上液冷，方便搬運(yùn)的充電線纜能過的最大電流是500A-600A，400V系統(tǒng)最大充電功率可以算出是200KW-240KW，特斯拉400V系統(tǒng)超級快充的功率就是240KW，特斯拉占領(lǐng)400V系統(tǒng)超級快充制高點(diǎn)，打擊400V系統(tǒng)后來者的超級快充的品牌差異化。800V系統(tǒng)的最大充電功率能提升至400KW-480KW，簡單的算術(shù)問題，100KWH的電池用400KW-480KW充電樁充電時間是12-15分鐘，應(yīng)急充50度-60度電池只需要6-8分鐘，真正可以套用手機(jī)超級快充的廣告詞，充電5分鐘可開200公里。800V系統(tǒng)用超級快充，能解決充電焦慮問題。

Visteco給現(xiàn)代供應(yīng)的800VE-GMP平臺

以充電速度來說，800V電壓平臺能將充電速度從目前特斯拉400V系統(tǒng)的1分鐘充9公里，提升到1分鐘充27公里，充電10幾分鐘就能跑300公里；

從線材成本上說，因?yàn)殡妷禾嵘尵€材中的電流更小，能夠?qū)~線的截面積從400V 250A系統(tǒng)的95平方毫米，比重8.5kg/m，降低到截面積35平方毫米，比重3.1kg/m，降低銅線成本和重量的同時，在布局布線時拐彎也會更靈活；

從功率器件成本上說，800V電壓平臺一般使用1200V的功率器件，每千瓦數(shù)成本比400V/600V/700V功率器件要更便宜。

不過800V有一個致命缺陷，成本也會增加大約1-2萬人民幣。首先要800V電壓平臺的電車能夠使用之前400V的直流快充樁，則需要在車端增加額外的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓，達(dá)到800V。在原本的整車高壓電氣架構(gòu)中直接與高壓系統(tǒng)直接連接的子系統(tǒng)部件如：動力電池系統(tǒng)、動力系統(tǒng)（電機(jī)、電機(jī)控制器）、電源系統(tǒng)（DC/DC、OBC、PDU）以及車內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)、加熱系統(tǒng)等需要提升部件耐壓等級。

在這些子系統(tǒng)部件提升耐壓等級從400V平臺升至800V平臺后，其所采用的元器件及材料如：線纜、連接器、繼電器、保險絲、電容、電阻、電感及功率半導(dǎo)體等耐壓等級需提升至800V，應(yīng)該是1200V比較保險。

800V還有個缺點(diǎn)，由于電壓太高，布線要留夠足夠的安全距離，因此高壓部分的體積不小，小型轎車比較難適應(yīng)。 800V比較適合高端SUV或大型轎車，這就限制了800V的市場空間。 SiC近期恐怕供過于求，未來隨著成本的降低和更多800V系統(tǒng)的出現(xiàn)，市場才會好轉(zhuǎn)，這個時間恐怕要3-5年。有時候太超前了，容易成先烈而不是開拓者。