新能源汽车下的火速增长
站在新能源汽车风口，碳化硅起飞了
在2015年前后，虽然美国、日本、中国等已经开始支持相关研究，但总体而言，碳化硅仍处于小透明阶段。随着2016年"汽车界第一网红"特斯拉在Model3中率先采用了以SiC MOSFET为功率模的逆变器，碳化硅也摇身一变，晋升成为半导体界的"小红人"，2020年碳化硅功率半导体的市场规模将达到35亿元人民币。
实现"碳中和"的多条路线，都绕不开碳化硅这个上游材料！目前已经有越来越多的机构在调研这一条线了，为什么是SiC碳化硅呢？因为它是上游核心材料，"碳中和"战略核心覆盖领域！
国内要实现"碳中和"，需要发力的方向很多，供给端扩大光伏发电、风电发电，需求端提升新能源车比例，输送端发力特高压，全面发展新能源！
而SiC碳化硅，正是光伏、新能源车、特高压的上游材料，凭借低功耗、耐高温、耐高压的优势，广泛应用于光伏逆变器、特高压基站、新能源车功率器件！
2019年中国SiC、GaN 电力电子器件应用市场中，消费电源是第一大应用，占比28%，工业及商业电源次之占比 26%，新能源汽车排第三占比11%，未来随着SiC、GaN 产品的成本下降，性价比优势开始凸显，将会有更多的应用场景。预测2027年SiC器件的市场规模将从2020的6亿美元增长至100亿美元，呈现高速增长态势。
种种数据说明，碳化硅的未来或许远比我们想象的发展更快。那么在碳化硅起飞的这些年里，整个产业链又出现了哪些变化？目前来看感受最深当属化身成为扩产"急行军"的各大碳化硅厂商，尤其是碳化硅衬底厂商。
不同于能够有多项基板选择的氮化镓技术，碳化硅功率器件只能在碳化硅衬底上进行制造，相比硅晶圆碳化硅衬底制备难度要高出许多。不断扩大的市场需求，接连下单的功率器件厂商，这些都成为了碳化硅衬底厂商扩产的最大推动力，这些年国内外厂商们究竟扩产了多少SiC衬底？
美日韩欧：马不停蹄，产能翻翻翻
放眼碳化硅衬底的全球竞争格局，仍是海外厂商掌握话语权，美国Wolfspeed一家独大，与Coherent（曾经的II-VI）、SiCrystal（被日本罗姆收购）占据了市场份额的前三名。
先来看美国，Wolfspeed作为全球份额遥遥领先的sic衬底厂商，较早开始了SiC的研发与生产，在2015年就已经商品化了6英寸SiC晶片，并可以小批量供货。
在扩产方面， Wolfspeed也是早早地嗅到了SiC的未来市场，2019年5月，Wolfspeed发布新闻稿表示，作为公司长期增长战略的一部分，未来 5 年将投资10亿美元用于扩大碳化硅产能。
在美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造一座采用最先进技术的自动化200mmSiC碳化硅生产工厂和一座材料超级工厂，其中4.5亿美元用于North Fab，4.5亿美元用于材料超级工厂，1亿美元用于伴随着业务增长所需要的其它投入。
此次扩产，Wolfspeed预计其导电型的碳化硅功率器件、绝缘型射频器件、SiC衬底产能将分别最大扩大至2017财年第一季度的30倍。
光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测
汽车应用方面，特斯拉逆变器模组上率先采用了24颗碳化硅SiC MOSFET。
Model3的SiC单管模块设计与Model S/X 采用Infineon IGBT单管思路一致，好处是实现不同功率等级的可扩展，同时还能提升模块封装良率，降低半导体器件成本。
2020年比亚迪汉EV车型电机控制器首次使用了比亚迪自主研发并制造的SiC MOSFET控制模块，大大提高了电机性能。
宽禁带最直接的好处，有更高的击穿场强，也就是耐高压，即是可以控制更高的系统电压。比亚迪汉能够使用650V电压平台，也有碳化硅的功劳。高电压意味着低电流，能减少设备电阻的损耗。对电机设计来说，也更容易在小体积下实现更高功率，比亚迪汉可以轻松实现3.9S的0–100加速性能。
碳化硅还有两大优势，一个是饱和电子速度更高，一个是导热率更高、耐温性能更高，饱和电子速度快，也就是可以通过更大的电流，碳化硅材料的电子饱和速度是硅材料的两倍，因此在设备设计时，匹配的电流强度更容易远离设备的饱和电流，也就能实现在导通状态下更低的电阻。
这能减少电能的损耗，也有助于降低设备发热，简化散热设计，特别是在瞬时大电流情况下，设备温度积累减少，再加上耐温性增加与材料本身更强的导热率，也让设备散热更容易。车辆也就能爆发出更大的功率。这是比亚迪汉能实现363KW功率的原因。使用磷酸铁锂的情况下能达到605公里的续航里程，显然也有碳化硅的功劳。
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