近年來，在政策的引導(dǎo)和資本的大力支持下，我國碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展大幅提速，不斷涌現(xiàn)出天科合達(dá)、天岳先進(jìn)、瀚天天成、東莞天域、泰科天潤等一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳化硅優(yōu)秀企業(yè)。隨著這些企業(yè)的興起，打破了國內(nèi)碳化硅的技術(shù)空白并逐漸縮小了與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距。

最近，芯八哥“走進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了碳化硅器件行業(yè)冉冉升起的一家新興企業(yè)——深圳市森國科科技股份有限公司（以下簡稱“森國科”）的董事長楊承晉，探討在低碳和雙碳的時(shí)代背景下，森國科當(dāng)前企業(yè)的發(fā)展情況及對碳化硅行業(yè)的展望。

產(chǎn)品對標(biāo)國外大廠參數(shù)指標(biāo)，碳化硅二極管已經(jīng)大批量出貨

據(jù)了解，森國科是一家專業(yè)從事碳化硅（SiC）功率器件設(shè)計(jì)及銷售的國家高新科技企業(yè)?，F(xiàn)主營的第五代650V和1200V TMPS（Thinned MPS） 碳化硅肖特基二極管經(jīng)過了市場的嚴(yán)格驗(yàn)證，良率高達(dá)97%以上，廣泛應(yīng)用于快充電源、工業(yè)電源、光伏逆變器、儲(chǔ)能逆變器、新能源汽車、充電樁、礦機(jī)電源等多個(gè)大型領(lǐng)域。 

碳化硅二極管的典型應(yīng)用場景

資料來源：森國科

“其實(shí)，森國科是從2018年開始，才決定做碳化硅率器件的。在此之前，公司主要以Vision-ADAS（高級(jí)輔助駕駛）、無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)（BLDC）芯片為主。” 楊承晉說道，“進(jìn)入碳化硅行業(yè)是對市場和自身定位綜合考慮的結(jié)果。隨著新能源行業(yè)的飛速發(fā)展，對功率器件提出了更高的要求，而擁有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨(dú)特優(yōu)勢的第三代半導(dǎo)體碳化硅器件則成為了功率器件的發(fā)展趨勢。”

記者了解到，雖然森國科在碳化硅領(lǐng)域起步較晚，但是憑借著敏銳的市場嗅覺，選擇大功率快充頭這一龐大的消費(fèi)電子市場切入，為碳化硅的應(yīng)用迅速打開了市場。

楊承晉指出：“近年來，為了解決用戶的充電焦慮，追求最高體積能效比，充電頭廠商開始大規(guī)模采用GaN MOS及SiC二極管來作為充電頭的能效轉(zhuǎn)換器件。目前，快充頭年需求估計(jì)在20~30億支，如果都采用SiC 二極管，將形成100億元以上規(guī)模的碳化硅功率器件的需求?！?/p>

經(jīng)過長期研發(fā)和反復(fù)的驗(yàn)證后，森國科針對大功率快充市場推出了KS04065(650V/4A)、KS06065(650V/6A)、KS08065(650V/8A)和KS10065(650V/10A)4個(gè)規(guī)格，不同封裝的十幾個(gè)型號(hào)的碳化硅二極管產(chǎn)品。值得一提的是，這十幾個(gè)產(chǎn)品在具體的性能參數(shù)上與國外大廠相比毫不遜色，并且能根據(jù)不同合作伙伴的選型要求，提供不同的封裝形式。

以KS06065產(chǎn)品為例，該產(chǎn)品耐壓650V，正向電流6A，最高工作溫度175℃，采用PDFN5*6封裝，兩顆用于兩相整流，還有一顆碳化硅二極管用于PFC旁路，在啟動(dòng)時(shí)為電解電容充電。目前已經(jīng)應(yīng)用在EGO EXINNO的240W氮化鎵旅行快充以及銳仕嘉240W雙C口電源模塊中。

“我們的產(chǎn)品在充電頭消費(fèi)市場上已經(jīng)大批量出貨，目前合作的客戶已經(jīng)超過了100家，其中包括立訊、綠聯(lián)等知名的消費(fèi)電子企業(yè)。憑借著低漏電、獨(dú)特的封裝工藝、Low Vf、高Bv等優(yōu)異的產(chǎn)品特性和較高的性價(jià)比，獲得了下游合作伙伴的廣泛好評(píng)?！?楊承晉強(qiáng)調(diào)道。

除了消費(fèi)電子外，光伏也是碳化硅器件的重要應(yīng)用場景之一。隨著光伏產(chǎn)業(yè)邁入“大組件、大逆變器、大跨度支架、大組串”時(shí)代，光伏電站電壓等級(jí)從1000V提升至1500V以上，就必須使用碳化硅功率器件來提升轉(zhuǎn)換效率、降低系統(tǒng)成本。據(jù)CASA Research的數(shù)據(jù)，2020年光伏逆變器中使用碳化硅功率器件的占比為10%，預(yù)計(jì)2025年碳化硅光伏逆變器占比將達(dá)到50%。

楊承晉表示，碳化硅二極管在光伏發(fā)電的地位非常重要，在逆變單元PFC電路中起著重要作用。面向光伏逆變器市場，公司相繼推出了1200V系列碳化硅二極管KS10120(1200V/10A、KS20120（1200V/20A）、KS30120(1200V/30A)、KS40120（1200V/40A）等產(chǎn)品，在性能上達(dá)到了JEDEC的可靠性實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，在雙85實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)優(yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)對國際主流品牌同類產(chǎn)品的完美替換。

新能源汽車高速發(fā)展帶動(dòng)碳化硅需求井噴，車規(guī)級(jí)碳化硅產(chǎn)品即將推向市場

如果說快充頭和光伏只是“前菜”的話，那么新能源汽車就是碳化硅的“主菜”了。

眾所周知，在新能源汽車網(wǎng)絡(luò)化、電動(dòng)化、智能化、共享化等“新四化”推動(dòng)下，新能源汽車不管是產(chǎn)量還是銷量都保持了高速增長。根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)顯示，2022年上半年我國新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷分別完成了266.1萬輛和260萬輛，同比均增長1.2倍，市場滲透率為21.6%。

從具體銷量來看，今年上半年比亞迪以64.14萬輛的銷量位于新能源汽車廠商第一，廣汽埃安以10.03萬輛的銷量緊隨比亞迪之后，小鵬以6.90萬輛排名第三；增長率方面，除了蔚來汽車外，新能源汽車廠商基本上都實(shí)現(xiàn)了翻倍增長，尤其以比亞迪增長幅度最大，達(dá)到了314.90%的高增長率，半年就完成了去年全年的銷量，足見新能源汽車在當(dāng)下市場的火爆。

2022年上半年我國主要新能源汽車廠商主要銷量

資料來源：芯八哥整理

楊承晉指出：“碳化硅最大的應(yīng)用市場為新能源汽車，其占比已經(jīng)超過了50%。市場規(guī)模預(yù)計(jì)從2020年的14.6億元增長到2024年的164.7億元，年均復(fù)合增長率達(dá)83.2%。新能源汽車系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到的碳化硅功率器件應(yīng)用包括：電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC）和非車載充電樁等。碳化硅功率器件應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主逆變器，能夠顯著降低電力電子系統(tǒng)的體積、重量和成本，提高功率密度；應(yīng)用于車載充電系統(tǒng)和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠有效降低開關(guān)損耗、提高極限工作溫度、提升系統(tǒng)效率；而應(yīng)用于新能源汽車充電樁，則可以減小充電樁體積，提高充電速度?！?/p>

事實(shí)上，碳化硅之所以能在新能源汽車上大規(guī)模應(yīng)用，這是由其材料特性決定的。因?yàn)樘蓟璨牧暇哂心透哳l、易散熱、高電流密度、低功率損耗等優(yōu)良特性，正好能夠解決新能源汽車輕量化、續(xù)航里程、高電平要求等需求痛點(diǎn)。

“此前影響碳化硅器件量產(chǎn)的主要因素是高成本的問題，慢慢隨著晶圓生產(chǎn)制造成本下行與硅基器件價(jià)差持續(xù)縮小，同時(shí)考慮到散熱系統(tǒng)成本節(jié)約、空間節(jié)約、電驅(qū)系統(tǒng)性能提升和整車價(jià)值躍升等附加價(jià)值，碳化硅器件的市場表現(xiàn)力則顯得越發(fā)優(yōu)越。” 楊承晉分析道。

記者注意到，森國科研發(fā)的車規(guī)級(jí)碳化硅二極管，目前已經(jīng)在客戶測試認(rèn)證階段。此外，公司計(jì)劃在2022年下半年，推出車規(guī)級(jí)的SiC MOSFET產(chǎn)品，同時(shí)完成碳化硅模塊的預(yù)研，以打造豐富多樣的產(chǎn)品系列， 滿足客戶多樣化的需求。

楊承晉表示：“森國科深耕汽車電子多年，在汽車領(lǐng)域積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。碳化硅市場由于剛發(fā)展起來，各個(gè)企業(yè)間的差距還沒那么大。在國內(nèi)新能源汽車井噴式需求的帶動(dòng)下，碳化硅功率器件的市場也將迎來爆發(fā)式增長。森國科的SiC MOSFET產(chǎn)品即將推向市場，有望趕上這一波新能源車爆發(fā)的浪潮?！?/p>

扎實(shí)修煉內(nèi)功，與其追風(fēng)口不如等風(fēng)來

在碳化硅行業(yè)，目前屬于寡頭壟斷的局面。其中Wolfspeed（Cree） 作為全球碳化硅龍頭企業(yè)，襯底市場市占率超過 60%，器件市占率接近30%，并且在多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的技術(shù)工藝全球領(lǐng)先。中國在碳化硅領(lǐng)域，目前市占率低于10%，初步估計(jì)落后于龍頭企業(yè)1-2代。

目前國內(nèi)外廠商碳化硅的技術(shù)發(fā)展情況

資料來源：芯八哥整理

如何避免被卡脖子，是當(dāng)下國內(nèi)每個(gè)功率器件廠商都該思考的問題。尤其對于輕資產(chǎn)運(yùn)行的設(shè)計(jì)公司而言，產(chǎn)品升級(jí)換代及技術(shù)迭代速度較快，持續(xù)的研發(fā)投入、技術(shù)升級(jí)及新產(chǎn)品開發(fā)是保持競爭優(yōu)勢的重要手段。

“森國科自成立以來，就非常重視研發(fā)投入。目前公司研發(fā)人員占比超過70%，研究生以上學(xué)歷占比50%，研發(fā)人員主要來自聯(lián)發(fā)科、海思、比亞迪微電子、羅姆等機(jī)構(gòu)，囊括清華大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等知名院校?！?楊承晉說道。

除此之外，公司也在積極響應(yīng)國家號(hào)召，不斷加強(qiáng)與知名院校的產(chǎn)學(xué)研合作?！艾F(xiàn)在很多科研院校做了新技術(shù)或者新產(chǎn)品的研發(fā)課題，但是由于其缺乏市場化的運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)，不能把它變成一個(gè)市場化的產(chǎn)品去變現(xiàn)，這樣就非常可惜。因此通過我們的努力，積極地推動(dòng)與院校的緊密合作，幫助加快這些實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)和產(chǎn)品落地，希望能借此為社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值和意義?！?楊承晉進(jìn)一步補(bǔ)充說道。

為加速產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程和加大市場開拓力度，森國科于2021年下半年完成了C輪億元級(jí)的融資。據(jù)公司介紹，此次融資得到了資本市場的熱烈反應(yīng)，領(lǐng)投方為中金資本，跟投方包括國家科學(xué)技術(shù)部下屬國家科技風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)事業(yè)中心投資的中科海創(chuàng)基金、廣東凌霄泵業(yè)有限公司。此外，森國科股東還包括A輪和B輪股東北汽產(chǎn)投、藍(lán)思科技、第一創(chuàng)業(yè)證券、粵科鑫泰股權(quán)基金等。新老機(jī)構(gòu)股東涵蓋國內(nèi)頂尖投資機(jī)構(gòu)、國資背景基金、產(chǎn)業(yè)鏈資本，股東產(chǎn)學(xué)研用賦能型生態(tài)初步成型。

在談及公司未來的發(fā)展規(guī)劃時(shí)，楊承晉指出，森國科SiC MOSFET的研發(fā)技術(shù)對標(biāo)Wolfspeed（Cree）的第三代技術(shù)，采用平面工藝。其650V、1200V、1700V系列SiC MOSFET預(yù)計(jì)2022年Q3開始給客戶送樣，預(yù)計(jì)2023年開始將大規(guī)模量產(chǎn)。

森國科碳化硅產(chǎn)品規(guī)劃

資料來源：森國科

后疫情時(shí)代，消費(fèi)電子需求持續(xù)低迷，而車規(guī)芯片供不應(yīng)求，多家車企因汽車芯片短缺宣布了暫時(shí)停產(chǎn)或減產(chǎn)計(jì)劃。

面對半導(dǎo)體行業(yè)整體結(jié)構(gòu)性分化的市場狀況，楊承晉表示：“半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)典型的周期性行業(yè)，我入行20多年以來，經(jīng)歷過大大小小各種各樣的周期。很多公司會(huì)選擇在行業(yè)低谷期的時(shí)候選擇收縮戰(zhàn)線，在行業(yè)高潮的選擇擴(kuò)張。這樣看起來雖然無可厚非，但實(shí)際操作起來是有一定的問題的。因?yàn)榘雽?dǎo)體研發(fā)周期長，從產(chǎn)品定義到最后的量產(chǎn)上市要耗費(fèi)大量的時(shí)間，當(dāng)你產(chǎn)品推向市場的時(shí)候，可能景氣度已經(jīng)過去了。因此，我們森國科的策略是即使是在產(chǎn)業(yè)鏈的低谷期，我們也要繼續(xù)加大研發(fā)投入修煉內(nèi)功，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)周期始終會(huì)回來，與其追風(fēng)口不如等風(fēng)來?！?/p>

結(jié)語

當(dāng)前碳化硅功率半導(dǎo)體國外晶圓從6寸向8寸發(fā)展，國內(nèi)晶圓從4寸向6寸發(fā)展，發(fā)展步伐緊隨其后。隨著上游材料及晶圓工藝的進(jìn)一步成熟，碳化硅功率器件的成本會(huì)出現(xiàn)明顯下降，我國碳化硅功率器件的春天已經(jīng)來臨。

森國科依托多年以來在半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)沉淀以及國內(nèi)外知名供應(yīng)鏈伙伴的支持厚積薄發(fā)，堅(jiān)持主流產(chǎn)品對標(biāo)國外大廠參數(shù)指標(biāo)，堅(jiān)持走國產(chǎn)化定制路線。未來，隨著車規(guī)級(jí)碳化硅功率器件的量產(chǎn)與核心技術(shù)的升級(jí)，期待森國科能在時(shí)代的風(fēng)口中創(chuàng)造更多屬于他們的輝煌，成為引領(lǐng)國產(chǎn)芯片走向全球化的領(lǐng)航者。