2022年中国新能源汽车产业系列研究报告：SiC MOSFET 行业动态跟踪

1 www.leadleo.com400-072-5588©2022LeadLeo www.leadleo.com 2022年 中国新能源汽车产业系列研究报告 SiCMOSFET行业动态跟踪 概览标签：功率半导体、SiC、第三代半导体、国产替代 报告作者：霍翰松 2022/11 2 研究方向&摘要 本报告着眼于新能源车应用SiCMOSFET行业， 梳理行业概况以及产业链动态，并洞察行业未来发展趋势。 此概览将会回答的关键问题： ①现阶段新能源车应用SiCMOSFET行业发展情况如何？ ②产业链上有哪些进展？ ③未来行业将有哪些发展趋势？ 研究方向 摘要 —— •在汽车高压化、器件高度集成化的趋势下，SiCMOSFET在新能源车的渗透度持续提高，与此同时，中国作为新能源车最大的市场，加上国家政策推动第三代半导体发展，为SiCMOSFET发展带来显著的动能 •国内衬底与外延厂商产能扩充进展顺利，为国产替代发展提供关键支撑；中游器件主要IDM厂商与Fabless厂商皆取得不错进展，且“上车”进度顺利 •经过梳理分析后，头豹洞察出三大行业趋势：1.8英寸SiC衬底逐步落地，但规模商业化仍需时间；2.IDM是SiCMOSFET行业主流模式；3.短期平面技术是关键切入点，未来竞争的关键在于沟槽技术水平 名词解释 •新能源汽车：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车 •第三代半导体：以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）、金刚石为四大代表，具有耐高压、耐高温、大功率、导电性能强、工作速度快、工作损耗低的性能优势 •MOSFET（金氧半场效晶体管）：通过电压驱动的全控型半导体，可通过控制信号进行导通和关断。功率MOSFET通过利用控制输入回 路的电场效应来控制输出回路电流、电压，可以作为电源开关 •衬底：沿特定的结晶方向将晶体切割、研磨、抛光，得到具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性，用于生长外延层的洁净单晶圆薄片 •外延片：在晶片的基础上，经过外延工艺生长出特定单晶薄膜，衬底晶片和外延薄膜合称外延片。如果外延薄膜和衬底的材料相同，称为同质外延；如果外延薄膜和衬底材料不同，称为异质外延 •OBC：On-Board-Charger（车载充电器），指固定安装在电动汽车上，具有安全自动给电动汽车动力电池充满电能力的充电器。充电器可以根据电池管理系统提供的数据，动态调整充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程 目录 CONTENTS 新能源车应用SiCMOSFET行业概况 •车用SiC电子电力器件发展现状----------------------------------------08 •车企对SiC需求现状----------------------------------------09 •SiC行业相关政策----------------------------------------10 •全球SiCMOSFET专利情况分析----------------------------------------11 •全球SiCMOSFET产业上中游图谱----------------------------------------12 产业链分析与动态梳理 •上游设备行业简析----------------------------------------14 •国内设备龙头厂商分析----------------------------------------15 •上游衬底与外延行业简析----------------------------------------16 •国内衬底龙头厂商分析----------------------------------------17 •国内外延龙头厂商分析----------------------------------------18 •中游国外龙头发展态势分析----------------------------------------19 •国内IDM厂商分析----------------------------------------20 •国内Fabless厂商分析----------------------------------------21 •国内SiC行业投融资情况梳理----------------------------------------22 SiCMOSFET发展趋势洞察 •趋势分析----------------------------------------24 方法论----------------------------------------25 法律声明----------------------------------------26 企业介绍----------------------------------------21 4 图表目录ListofFiguresandTables 图表1：车用SiC电子电力器件市场规模----------------------------------------08 图表2：2021年SiC电子电力器件市场份额----------------------------------------08 图表3：SiCMOSFET上车趋势----------------------------------------08 图表4：SiCMOSFET相较于硅基器件的优势----------------------------------------09 图表5：电驱动系统往集成化发展----------------------------------------09 图表6：国内车企积极进行SiCMOSFET上车与器件供应安全的布局----------------------------------------09 图表7：SiCMOSFET相关国家政策与地方政策----------------------------------------10 图表8：SiCMOSFET专利申请量与授权发明量排名前四的国家----------------------------------------11 图表9：中国厂商SiCMOSFET专利申请量与授权发明总量----------------------------------------11 图表10：近十年中国的SiCMOSFET专利申请量----------------------------------------11 图表11：全球SiCMOSFET上有情况简析----------------------------------------12 图表12：全球与中国SiCMOSFET中游简析----------------------------------------12 图表13：主流长晶方法：物理气相传输法示意图----------------------------------------14 图表14：已开始量产供货的主要国内厂商----------------------------------------14 图表15：SiC的加工需要在硅工艺基础上增置特定设备----------------------------------------14 图表16：北方华创设备介绍----------------------------------------15 图表17：衬底与外延工艺流程及器件成本占比----------------------------------------16 图表18：SiC衬底市场份额----------------------------------------16 图表19：2020年全球半绝缘型SiC衬底市场份额----------------------------------------17 图表20：瀚天天成商业化进展迅速----------------------------------------18 图表21：意法半导体SiCMOSFET产品技术路线图----------------------------------------19 图表22：SiCMOSFET的平面型结构与沟槽型结构的优劣势 ---------------------------------------- 19 图表23：三安光电产品技术布局 ---------------------------------------- 20 图表24：基本半导体战略合作朋友圈 ---------------------------------------- 20 图表25：比亚迪半导体封闭生态圈 ---------------------------------------- 21 图表26：下游新能源车企积极投资布局SiC ---------------------------------------- 22 图表27：2022年SiC主要投融资情况 ---------------------------------------- 22 图表28：衬底尺寸扩大存在的挑战 ---------------------------------------- 24 图表目录ListofFiguresandTables 第一章节：新能源车应用SiCMOSFET行业概况 行业概况产业链动态分析趋势洞察 7 车用SiC电子电力器件规模逐渐壮大，且赛道将保持高增长速度 •新能源车是当前SiC电子电力器件的最大市场，在汽车高压化趋势以及充电效率优化需求驱动之下，SiCMOSFET渗透率持续上升，规模逐渐壮大 6.85亿美元 49.86亿美元 CAGR=39% 新能源车是SiC电子电力器件的最 大领域（2021年占比63%），且仍处于高速成长阶段 高压充电与优化充电效率是新能源车缓解续航焦虑的关键手段，SiCMOSFET作为其中的关键器件，需 求量将持续受推动扩大 2021 2027E 车用S i市C场电规子模电 力 器件 12% 意法半导体 英飞凌Wolfspeed罗姆 安森美 其他 7% 37% 9% 14% SiCMOSFET市场由国外IDM龙 头厂商所主导，CR3高达72%。其中，意法半导体依托大客户特斯拉当前成为市占率最大的厂商，前者自Model3以来便是特斯拉的主要 供应商 21% 2021年SiC电子电力器件市场份额 新能源车投入应用SiCMOSFET的进度加速将推动市场规模大幅提升，国外IDM龙头厂商布局早，技术能力、量产能力较好，主导着当前的市场 顺应新能源车高压化趋势以及为了优化充电效率、减小器件体积，车企开始在主驱逆变器、OBC导入SiCMOSFET，且规模逐渐壮大 SiCMOSFET上车初尝试 SiCMOSFET上车渗透率上升 SiCMOSFET迎来大规模上车 蔚来ET7 比亚迪汉EV高 性能四驱版 小鹏G9 比亚迪海豹 特斯拉 ModelY 现代IONIQ5 奥迪e-tron GTquattro 更多车型…… •特斯拉首次将SiCMOSFET首次应 用于主驱逆变器（Model3） •比亚迪开始将SiCMOSFET应用于 OBC SiCMOSFET 车型 …… SiCMOSFET 平台 NT2.0平台 Edward平台 e3.0平台 特斯拉第二 代平台 E-GMP平台 2018 来源：各公司官网、Yole、CASA、头豹研究院 2019-20222023- 8 国内车企对SiCMOSFET需求旺盛 •新能源车高压化趋势及电驱动系统集成化趋势发展持续提高SiCMOSFET需求。部分国内车企已量产采用 Si