碳化硅功率器件市场已出现明显分化:碳化硅二极管市场已是竞争激烈的红海,而碳化硅Mos管市场仍处于蓝海阶段。这一分化源于两类器件的工艺难度差异——二极管技术门槛较低,国内厂商较早实现量产;而Mos管对工艺、封装和可靠性要求极高,目前仍主要由海外巨头主导,国内企业尚处于追赶阶段。
功率器件发展的两个关键节点
碳化硅二极管的国产化起步于2010年代,国内厂商凭借相对成熟的平面工艺率先切入,逐步在二极管领域形成规模优势。这一阶段,碳化硅二极管作为替代传统硅基二极管的入门级产品,市场快速扩张,但随之而来的是价格竞争加剧,如今已进入红海状态。
碳化硅Mos管的技术突破则以特斯拉为标志性拐点。2018年,特斯拉率先在Model 3上采用碳化硅模块(采用自研TPAK封装,外采意法半导体等厂商的裸芯片),这一应用推动了整个行业对碳化硅Mos管的技术验证。然而,Mos管对工艺的要求远高于二极管:从平面结构向沟槽结构演进虽能降低导通电阻,但沟槽型结构会使氧化层变得脆弱,可靠性验证成为车规级应用的关键瓶颈。国内大部分厂商目前仅能完成二极管封装,对Mos管的量产仍“心有余而力不足”。
市场分化的核心原因
导致二极管先国产化而Mos管滞后的原因主要有两点:一是工艺难度——Mos管的沟槽结构设计和可靠性测试要求远超二极管,英飞凌等海外厂商虽声称其结构独特并已通过多项测试,但车规验证仍需时间;二是投资门槛——碳化硅晶圆目前主流仍为6寸线,8寸线扩产周期长(如克里等厂商的8寸线仍在扩产),单片产出芯片数量有限,制约了Mos管的降本和规模化。
常见问题
国内碳化硅Mos管有突破吗?
国内企业目前重心仍在IGBT领域,碳化硅模块出货最多的比亚迪也是采购意法或博世的晶片再自行封装。Mos管领域仍由海外厂商主导,国内厂商主要聚焦于二极管,但谁能率先突破Mos管量产,谁就能抢占这一蓝海增量市场。
碳化硅Mos管未来的技术方向是什么?
行业趋势是从平面型转向沟槽型(如罗姆、英飞凌已推出沟槽型产品),但沟槽型Mos管对氧化层可靠性的要求更高,能否达到车规要求还需工艺进步。同时,晶圆尺寸从6寸向8寸甚至更大尺寸演进,是解决产能和降本的关键。
碳化硅与IGBT是替代关系吗?
在当前价格区间下,两者更多是互补关系。特斯拉的案例显示,主电机可用碳化硅TPAK模块,副电机则用IGBT,未来还可能引入氮化镓方案。碳化硅Mos管的应用将逐步蚕食部分高端IGBT市场,但并非全面替代。