在新能源汽车产业蓬勃发展的当下，车规级碳化硅功率器件作为关键核心部件，其国产替代进程备受关注。从碳化硅器件上车的情况，到车规级碳化硅器件的性能要求，再到国产企业的布局与国产替代进展，这一系列话题都紧紧抓住了半导体行业从业者和新能源汽车爱好者的目光。

　　近年来，碳化硅器件上车呈现出迅猛的发展态势。国际调研机构 Yole Group 数据显示，SiC 已逐渐在电动车主驱逆变器中扮演重要角色，2023 年 SiC 全球市场已经达到 27 亿美元，其中汽车占据 70% 到 80% 的市场份额。随着电气架构往 800V 迈进，耐高压 SiC 功率元件预料将成为主驱逆变器标配。

　　据电子发烧友不完全统计，2023 年公开的国产 SiC 车型合计 142 款，乘用车 76 款，仅仅在 2023 年新增加的 SiC 车型合计 45 款。到了 2024 年上半年，国内新能源乘用车中碳化硅渗透率已超 26%。越来越多的车企开始认识到碳化硅器件在提升车辆性能方面的巨大潜力，纷纷将其应用到新车型中。例如，特斯拉在 Model 3 车型中使用了 48 颗碳化硅芯片，这一举措引发了行业对碳化硅器件的广泛关注。碳化硅最直观的优势是能显著降低 5% 的能量损耗，这直接降低了电池的成本，在超高压和大电流应用中也显示出独特的材料优势。

　　车规级碳化硅器件相较于普通碳化硅器件，有着更为严苛的性能要求。首先是可靠性，汽车的使用环境复杂多变，从高温的沙漠到寒冷的极地，从潮湿的沿海到干燥的内陆，车规级碳化硅器件必须能够在各种恶劣环境下稳定工作，其可靠性标准逐年提高。以比亚迪推出的 1200V 1040A 高功率碳化硅模块为例，该模块采用双面银烧结等先进工艺，突破了高温封装材料、高寿命互连设计、高散热设计及车规级验证等技术难题。在高温环境下，模块的材料不会因为热胀冷缩而出现性能下降或损坏的情况；在车辆行驶过程中产生的震动和冲击下，高寿命互连设计确保了器件内部连接的稳定性。

　　其次是高效率，碳化硅器件本身具有低导通电阻和高开关速度的特性，但车规级应用对其效率要求更为极致。在新能源汽车的主驱逆变器中，高效率的碳化硅器件能够将电池的电能更高效地转化为电机的机械能，从而提升车辆的续航里程。比如，某款采用车规级碳化硅功率器件的新能源汽车，在相同电池容量和行驶工况下，续航里程相比采用传统硅基器件的车型提升了 10% 左右。

　　再者是高功率密度，汽车内部空间有限，需要功率器件在有限的空间内实现更高的功率输出。像方正微电子推出的车规 / 工规级 SiC MOS 1200V 全系产品，采用芯片烧结和 Clip bond 技术提升器件性能，烧结外形更适合电动车PG电子通信主驱，在有限的体积内实现了高功率输出，满足了汽车空间布局的需求。

　　比亚迪作为国内首家自主研发功率半导体芯片厂商，在 IGBT 和 SiC 的产品研发上一马当先。在 2024 年北京车展期间，比亚迪曾展出 1200V 1040A 高功率碳化硅模块，此模块采用双面银烧结等先进工艺，在不改变原有模块封装尺寸的基础上将模块功率大幅提升了近 30%。在 6 月份的中国汽车重庆论坛上，比亚迪品牌及公共关系处总经理李云飞表示，比亚迪新建的碳化硅工厂将成为行业最大的工厂，最新的碳化硅工厂已于 2024 年下半年投产，产能规模是全球第一，是第二名的 10 倍。2024 年下半年起，比亚迪 20 万左右的车型也将搭载应用碳化硅的智能化方案，通过 OTA（若硬件具备）或推出新款车型（若硬件不具备）的形式来覆盖。

　　方正微电子也在积极发力，推出车规级 SiC MOS 1200V 产品，实现对国外产品替代。2024 年 10 月 16 日，方正微电子在首届 “湾芯展” 上重磅发布了车规 / 工规级 SiC MOS 1200V 全系产品。其中 TPAK FA120T008AA 产品采用高耐温塑封器件，采用芯片烧结和 Clip bond 技术提升器件性能，可以烧结外形更适合电动车主驱，1200V 8mΩ。该公司在国产供应链上具备两大优势：一是已经实现了车规级碳化硅芯片量产，在芯片的设计与制造上均实现了独立自主，并且和国产 SiC 衬底、SiC 外延的知名厂商实现强强合作；二是产能规模持续上量，已经实现 6 英寸 SiC 产能 9000 片 / 月，预计 2024 年底产能将达到 1.4 万片 / 月，2025 年将具备 16.8 万片 / 年车规 SiC MOS 生产能力。

　　芯联集成同样成绩斐然，自 2023 年量产平面栅 SiC MOSFET 以来，其 90% 的 SiC 产品应用于新能源汽车主驱逆变器，且 SiC MOSFET 出货量已经居亚洲第一。受益于问界车型销量大增，带动了芯联集成 SiC MOS 主驱功率模块装车量快速增长。近期，芯联集成凭借 1200V 600A SiC 全桥塑封功率模块脱颖而出，成功入围 “中国汽车新供应链百强”。2023 年中国 IGBT 芯片出货中，芯联集成出货量稳居第一，在 2024 年上半年 SiC MOSFET 中国市场出货中芯联集成位居国产厂商第一，全球第六。2024 年第三季度，芯联集成营收 16.68 亿，同比增长 27.16%；毛利率转正达 6.16%，同比提高 14.42%。分业务来看，芯联集成新能源车业务板块收入同比增长接近 30%，旗下 SiC 功率模块量产和定点项目持续增加，已获得比亚迪、小鹏、蔚来、理想、广汽埃安等多家知名整车厂定点采购，并已经成功打入欧洲市场。

　　瞻芯电子作为中国首个自主研发并掌握 6 英寸碳化硅 mosfet 产品和工艺的国产品牌，拥有车规级碳化硅晶圆厂。至今瞻芯电子已交付超过 1000 万颗碳化硅 mosfet 产品，其中约 400 万颗应用于新能源汽车市场。这些产品经过长期可靠性验证，证明其在功率变换系统中的高效性能和稳定性。该公司已成功开发并量产了一系列技术指标领先、参数规格齐全、封装形式多样的高可靠性 sicmosfet、sicsbd 和 sic 模块产品，其中包括技术难度极高的车规级 1200v17mωsicmosfet 芯片，其技术指标已达到国际一流水准。同时，多款 sic 器件已通过车规级（aec-q）认证，并大规模应用于汽车领域。

　　从市场份额来看，虽然目前国际大厂在车规级碳化硅功率器件市场仍占据主导地位，但国产企业的份额在逐步提升。根据 Trendforce 集邦咨询研究显示，2023 年全球 SiC 功率器件产业在纯电动汽车应用的驱动下保持强劲增长，前五大 SiC 器件供应商约占整体营收 91.9%，其中 ST 以 32.6% 市占率位居第一，安森美（onsemi）则由 2022 年的第四名跃居第二名，市场份额为 23.6%，紧随其后的是英飞凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆半导体（ROHM，8%）。

　　尽管国产企业暂时未进入全球前五，但如比亚迪半导体、芯联集成等企业出货量激增。在国内PG电子通信市场，国产企业凭借着对本土市场的了解和快速响应能力，在部分细分领域已经开始实现对国外产品的替代。例如方正微电子的车规 1200V SiC MOS 产品已经在新能源汽车主驱控制器上规模上车，实现了对国外产品的替代。

　　在技术突破方面，国产企业不断攻克难题。比亚迪的 1200V 1040A SiC 功率模块提升了近 30% 的功率，突破了多项技术难题；瞻芯电子开发的车规级 1200v17mωsicmosfet 芯片，技术指标达到国际一流水准，多款 sic 器件通过车规级（aec-q）认证。在产能建设上，国产企业也在加速布局，比亚迪新建的碳化硅工厂产能规模全球第一，方正微电子的产能也在持续提升，预计 2025 年具备 16.8 万片 / 年车规 SiC MOS 生产能力。

　　然而，国产替代过程中也面临着一些挑战。一方面，国际大厂在技术积累和品牌影响力上仍具有优势，其完善的产业链布局也给国产企业带来了竞争压力。另一方面，车规级碳化硅器件的研发和生产需要大量的资金和人才投入，技术迭代速度快，国产企业需要不断加大投入以保持竞争力。

　　总体而言，车规级碳化硅功率器件国产替代已经取得了显著的进展，国产企业在技术、市场和产能等方面都在不断突破。未来，随着国产企业在产品线覆盖、性能和应用领域的持续耕耘，有望在国内新能源汽车供应链上获得更大突破，实现车规级碳化硅功率器件的全面国产替代，推动我国新能源汽车产业和半导体产业迈向新的高度。

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