碳化硅MOS管市场当前确实由外国厂商主导,国内企业大多仍停留在竞争激烈的二极管“红海”之中,而谁能率先量产车规级碳化硅MOS管,谁就有机会进入这个由外资把持的“蓝海”增量市场。从产业链分工看,国内厂商的突围路径并非从零颠覆,而是沿着“二极管积累—封装能力复用—MOS管工艺攻坚”的梯度向上爬升。

国内外竞争格局:外资主导MOS,内资困于二极管

在碳化硅MOS管领域,海外龙头已形成明显的技术与供应链壁垒。资料显示,克里(Cree/Wolfspeed)、意法(ST)、安森美(ON)的产品以平面型结构为主,罗姆(Rohm)与英飞凌(IFX)则已推出沟槽型产品。其中,特斯拉的碳化硅模块主要采购自意法半导体,而意法的大部分衬底又来自Wolfspeed(即Cree),可见海外厂商在衬底、芯片到模块的全链条上占据主导地位。

相比之下,国内厂商的处境更为基础。国内碳化硅模块出货量较大的比亚迪、斯达等企业,实际上也是采购意法或克里的晶片后再自行封装,尚未掌握核心的MOS管芯片制造能力。在成品环节,国内厂商大部分只能做成二极管(FRD),对工艺要求更高的MOS管仍显吃力。这直接导致碳化硅市场出现两极分化:二极管领域竞争激烈、已成红海;MOS管领域则因技术门槛高而保持蓝海状态,市场几乎被外国品牌占据。

突围路径:从封装复用走向MOS管工艺攻坚

国内厂商的突围并非无迹可循。首先,封装环节是当前国内企业最现实的切入点。资料特别强调,为发挥碳化硅性能需重新设计封装,这并非简单的组装工作——特斯拉就采用自研TPAK封装,将碳化硅MOSFET裸芯片、IGBT芯片甚至未来可能的氮化镓芯片集成于同一模块。国内厂商在二极管封装上积累的工艺与产线经验,可部分复用于MOS管模块的封装开发,从而在芯片尚未突破前先锁定模块层面的竞争力。

其次,行业技术路线从平面结构向沟槽结构演进,为追赶者提供了窗口期。参照IGBT历史,沟槽型被视为碳化硅MOSFET的终极目标,但沟槽结构会使氧化层变脆弱,能否达到车规要求仍待工艺验证。这意味着现有领先者的沟槽产品尚未完全定型,国内厂商若能率先解决可靠性问题,便有机会在下一代产品中缩小差距。

最后,晶圆尺寸升级是决定降本速度与产能瓶颈的关键变量。资料显示,碳化硅目前主流仍是6寸线,克里(Cree)的8寸线尚在扩产。晶片越大,单片产出的芯片越多,降本空间越大。国内厂商若能在8寸线布局上同步跟进,有望在成本端获得与外资竞争的筹码。

常见问题

国内厂商做碳化硅MOS管的主要难点是什么?

核心难点在于工艺技术水平尚未达到。资料明确指出,国内大部分厂商只能将碳化硅做成二极管,对工艺要求更高的MOS管无能为力。此外,碳化硅的封装难度远大于IGBT,即便采购海外晶片,也需要重新设计封装才能发挥性能。

国内企业目前如何参与碳化硅市场?

主要通过两种方式:一是采购海外晶片后自行封装,如比亚迪采购意法或博世的晶片、斯达采购克里的晶片;二是在二极管成品领域参与竞争,但该领域已处于红海状态。真正由国内主导的MOS管芯片制造尚属空白。

碳化硅MOS管未来技术方向是什么?

行业趋势是从平面结构(Planner)向沟槽结构(Trench)演进,但沟槽型存在可靠性短板,需更多车规验证。同时,晶圆尺寸从6寸向8寸及以上升级是解决产能与降本的关键,这直接决定碳化硅能否在更广泛的价格区间与IGBT形成互补而非替代关系。