SiC 碳化矽產業 · SiC 半導體公司集評

- 美股探路客 2022.08

閱讀重點

• 2017 年 Tesla Model 3 領先全球，逆變器採用 STMicro 的 SiC 模組創造性能優勢，帶動 SiC 快速滲透進入電動車市場，2021 年 SiC 市場突破 10 億美元
• SiC 元件市場預估將自 2021年的 10.9 億美元，2027 年成長 6 倍到 62.97 億，其中電動車占比從 6 成增長到 8 成，，其他應用包含充電樁、太陽能、工業等領域
• 純電動車半導體成本較燃油車高出一倍，其中高出部分 7 成在 Inverter 逆變器，而 SiC 是 Inverter 效能的關鍵
• 過去兩年 SiC 基板產業整併完成，OOO 佔 6 成市場，OOOO、OOOOO 均建立自主完整供應鏈，且計畫大幅擴產，但仍與 OOO 簽訂長期供貨合約，市場處於求大於供狀態
• 疫情後供應鏈、缺晶片問題讓汽車供應鏈從階層分明的架構，朝向車廠與各級供應商、半導體公司直接合作方式，SiC 為電動車效能關鍵更需要直接與電動車公司合作
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2017 年 Tesla Model 3 率先採用 SiC

通過對 2017 年 Tesla Model 3 的拆解，業界發現了其馬達的 inverter (逆變器)，採用了 24 個 SiC MOSFET 元件的功率模組，解開了當時 Model 3 的性能優勢關鍵之一，也成為第三代半導體 SiC 碳化矽在電動車應用的開端。 

Yole Développement 的分析師表示，隨著 Tesla 交付數量的大幅成長，SiC 市場在 2021 年突破 10 億美元，眾多車廠紛紛加入採用 SiC 的行列。

根據 Infineon 的估算，Inverter 採用 SiC 可降低 Si 功率元件能量損耗 80% 以上，Wolfspeed 估計可讓電動車續航里程增加 5%～10%，雖然 SiC 會讓功率元件成本增加 200 美元，但相同續航里程下則可節省 400～800 美元的電池成本。

Tesla Model 3 領先全球在 Inverter 採用 SiC

主流車廠、一級供應商跟進

根據 Tesla 的 SiC 供應商 STMicro 2022 年的資料，客戶除 Tesla 外，已包含 BYD 比亞迪、Hyundai、BMW 集團、Renault 雷諾、Rivian、Xpeng 小鵬汽車、Geely 吉利汽車、Great Wall 長城汽車等。

此外，還有專注於電動商用車的英國 Arrival、車廠一級供應商的 Valeo、Borg Warner、Eldor 等，在充電、電源供應領域的 Delta 台達電子也是主要客戶，顯示 SiC 已經快速進入需要高壓、高效率電源轉換的應用。

電動車性能卓越的 Lucid，也宣示採用 SiC 產品，參加了 Wolfspeed 今年 4 月 於紐約州 Mohawk Valley 的 8 吋 SiC 晶圓廠落成典禮。

STMicro 2022 揭示其廣泛的 SiC 客戶

Source: STMicro

BEV 新增半導體成本超過 7 成在 Inverter！

根據 Strategy Analytics 及 Infineon 的分析，燃油車 ICE 的半導體約佔 $500 美元，但 BEV 則需要 $1000 美金，除了扣除原先燃油車需要的晶片之外，BEV 增加約 $500 美元中，有 7 成在 Inverter 逆變器，其餘包含 OBC (車載充電器)、DC-DC 直流電源等，都是 SiC 發揮效能的應用。

BEV 增加 $500 美元半導體、其中約 7 成在逆變器

Source: Infineon

更細分來看，根據 STMicro 的資料，電動車增加的半導體中，Inverter、OBC、DC-DC 充電都需要 SiC，電動車的效能從動力 (Inverter)、充電 (OBC) 到能源轉換效率 (DC-DC converter) 都離不開 SiC。

STMicro 預估 Si (SiC、GaN、Si) 佔電動車主要部件的價格

Source: STMicro

舉例而言，透過大幅提高充電電壓與電流，SiC 能將 Tesla 超充自 0% 到充滿電的時間，從一小時減半至 30 分鐘。

SiC 能縮減一半超充時間

6 年成長 6 倍的 SiC 碳化矽市場

Yole Développement 在 2022 年 3 月發布的 2022 Power SiC 報告預測，SiC 市場將自 2021 年的 10.9 億成長到 2027 年的 62.97 億美元，6 年市場規模成長 6 倍、年複合成長率高達 34%。

細分來看，佔比最高、成長率最高的是電動車領域，預期從 6.85 億大幅成長 8 倍到 49.86 億，其次為工業、能源應用。

SiC 碳化矽元件市場

Source: Yole Développement, 2022

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