国内功率器件国产替代之所以先聚焦IGBT、再攻坚碳化硅(SiC)MOSFET,核心原因在于工艺难度与产业成熟度的梯度差异:IGBT工艺相对成熟、国内已有积累,而碳化硅MOSFET对材料、器件设计与封装的要求更高,国内企业目前多数仍停留在碳化硅二极管阶段。碳化硅MOSFET是真正的蓝海增量市场,率先突破工艺者将占据先机。
IGBT先行:产业重心的现实选择
国内功率器件厂商目前的重心仍放在IGBT领域。对于更高难度的碳化硅,整体呈现“心有余而力不足”的状态。这种布局顺序符合产业规律——IGBT的工艺积累、产线配套和车规验证体系相对完善,是国产替代的基本盘;而碳化硅作为新一代材料,无论是器件设计还是制造工艺,都需要跨越更高的技术门槛。
SiC MOSFET的工艺瓶颈:从平面到沟槽的演进
碳化硅MOSFET在应用之初与IGBT一样采用平面结构,随着技术导入,设计正从平面向沟槽结构演进,沟槽型被视为终极目标。但沟槽结构的可靠性是突出短板——它会使氧化层变得脆弱,能否达到车规要求,仍取决于工艺的进步程度。海外厂商中,罗姆与英飞凌已推出沟槽型产品,而克里(Cree)、意法(ST)与安森美目前以平面型为主,行业普遍预计后者也将逐步转向沟槽方案。
封装重设计:发挥SiC性能的关键环节
碳化硅模块出货量较大的国内厂商(如比亚迪、斯达),其晶片多采购自意法(ST)、博世(Bosch)或克里(Cree)等海外供应商,由国内自行完成封装。但为发挥碳化硅的性能,封装必须重新设计,这一环节的技术含量常被低估。目前国内厂商在成品阶段大部分只能做成二极管,对工艺要求更高的MOSFET管则无能为力——根本原因在于技术水平尚未到位。
常见问题
碳化硅二极管和MOSFET的市场格局有何不同?
碳化硅二极管领域国内厂商竞争激烈,已是红海;而碳化硅MOSFET市场原本完全由国外品牌占据,是名副其实的蓝海增量市场。谁能率先做出碳化硅MOSFET,谁就能率先抢占这一空白市场。
碳化硅晶圆尺寸对降本有何影响?
碳化硅目前主流仍是6寸线,而IGBT已能做到12寸线。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片数量越多,因此碳化硅晶圆向8寸及以上扩充是解决产能与降本的关键,但扩产需要大量时间。
碳化硅与IGBT是替代关系吗?
在当前的价位区间下,碳化硅和IGBT在高功率市场并非替代关系,而是相对互补的存在。未来的电驱方案可能采用碳化硅与IGBT混用,或待氮化镓车规技术成熟后形成组合方案。