中國粉體網(wǎng)訊 近日，博敏電子在接受調(diào)研時表示,，當(dāng)前AMB增量來源最多的是車規(guī)級產(chǎn)品,。按未來新能源汽車市場的生產(chǎn)產(chǎn)能測算，2023年特斯拉,、理想,、小鵬、華為,、比亞迪等高端車型將使用AMB陶瓷襯板,，公司預(yù)計Q2-Q3是放量增速的開端。中信證券分析,，碳化硅車型滲透率在2023年開始提升,，AMB陶瓷襯板需求將迎來大幅增長。
博敏電子：新能源汽車板
自2021年特斯拉宣布旗艦車型Model3搭載碳化硅功率器件后，碳化硅便開啟了急速上車之路,。國內(nèi),，比亞迪已在碳化硅方面取得重大技術(shù)突破，比亞迪漢,、唐四驅(qū)等旗艦車型上已大批使用碳化硅模塊,，蔚來旗下ET7、ES7,、ES8,、EC7等車型也已經(jīng)用上碳化硅電驅(qū)系統(tǒng)，小鵬旗下G9亦采用了碳化硅器件,。
來源：Wolfspeed,，民生證券研究院
根據(jù)Wolfspeed的預(yù)測，2026年碳化硅器件市場規(guī)模有望達到89億美元,，碳化硅有望在新能源汽車,、工業(yè)和能源、射頻市場逐步完成對硅基器件的替代,。
在新能源汽車領(lǐng)域,，碳化硅器件目前主要應(yīng)用于逆變器中，逆變器是一種將直流信號轉(zhuǎn)化為高壓交流電的裝置,，在傳統(tǒng)硅基IGBT逆變器中,，其基本原理為利用方波電源控制IGBT的開關(guān)，使得原來的直流電路輸出方波高電壓,，經(jīng)過整形模塊的整形后形成正弦電壓,，即交流電。
目前來看,，碳化硅MOSFET在電動汽車主驅(qū)逆變器中相比Si-IGBT優(yōu)勢明顯,，雖然當(dāng)前SiC器件單車價格高于Si-IGBT，但SiC器件的優(yōu)勢可降低整車系統(tǒng)成本,。
SiC在新能源汽車上的應(yīng)用優(yōu)勢
1,、速度提升
碳化硅器件的使用能讓驅(qū)動電機在低轉(zhuǎn)速時承受更大輸入功率，且因其高熱性能,，不怕電流過大導(dǎo)致的熱效應(yīng)和功率損耗,。在車輛起步時，驅(qū)動電機能夠輸出更大扭矩,，獲得更強的加速能力,。
2、續(xù)航增加
SiC器件可以通過導(dǎo)通/開關(guān)兩個維度降低損耗,，從而實現(xiàn)增加電動車?yán)m(xù)航里程的目的,。結(jié)合英飛凌的研究數(shù)據(jù),，在25°C結(jié)溫下，SiC-MOS關(guān)斷損耗大約是Si-IGBT的20%,；在175°C的結(jié)溫下,，SiC-MOS關(guān)斷損耗僅為Si-IGBT的10%。綜合來說,，新能源車使用SiC器件能夠增加5-10%續(xù)航里程,。
3、實現(xiàn)輕量化
得益于SiC的優(yōu)越性能：1）相同功率等級下封裝尺寸更�,�,；2）減少濾波器和無源器件如變壓器,、電容,、電感等的使用,，從而減少系統(tǒng)體系和重量；3）減少散熱器體積,；4）同樣續(xù)航范圍內(nèi),，可以減少電池容量。
4,、降低成本
目前SiC器件的價格是硅基器件的4-6倍,，但采用SiC器件實現(xiàn)了電池成本的大幅下降和續(xù)航里程的提升，綜合降低了整車成本,。
800V高壓平臺催生碳化硅需求擴大
新能源汽車自面世以來,，續(xù)航問題一直是痛點，各大廠紛紛研發(fā)更長續(xù)航里程的車型,，續(xù)航問題緩解后,，充電焦慮仍未解決。這時候超級快充出現(xiàn)了,，為進一步提高充電功率,、縮短充電時間，絕大多數(shù)的主流車企選擇高壓快充方案,，將電壓平臺從400V提升到800V、1000V甚至更高的水平,，特別是800V高壓快充,，已經(jīng)被很多整車廠提上日程。
電壓的提升,，意味著電動汽車所有的高壓元器件及管理系統(tǒng)都要提高標(biāo)準(zhǔn),，首當(dāng)其沖的就是主驅(qū)逆變器。如今,，新能源汽車普遍使用400V電壓平臺下,，采用SiC可以提高大概3%-5%的效率。但在800V平臺下，SiC的優(yōu)勢就能發(fā)揮得更好,，總體效率提高6%-8%,。碳化硅替代硅更加適宜，800V+SiC這套“組合拳”更有利于在碳化硅上車競爭中搶占市場,。
2021-2022年,，現(xiàn)代IONIQ5、奧迪e-tronGT,、保時捷Taycan等國外車型,，以及長城沙龍機甲龍、北汽極狐阿爾法S華為HI版,、極氪001等國內(nèi)車型已率先應(yīng)用800V高壓平臺+SiC功率模塊,。2023年以后，更多基于800V架構(gòu)的新能源汽車將進入量產(chǎn)階段,。根據(jù)英飛凌預(yù)計,，到2025年汽車電子功率器件領(lǐng)域采用SiC技術(shù)的占比將會超過20%。
SiC功率模塊增長,，AMB陶瓷基板受益
800V高壓平臺成為解決快充痛點的主流方案,，碳化硅模塊上車的進程大幅超過市場預(yù)期，AMB陶瓷基板優(yōu)異導(dǎo)熱和抗彎性能已經(jīng)成為SiC芯片最佳封裝材料,。
陶瓷基板按照工藝可分為DBC,、AMB、DPC,、HTCC,、LTCC等基板，按照基板材料劃分主要為氧化鋁(Al2O3),、氮化鋁(AlN)和氮化硅(Si3N4),。
目前IGBT封裝主要采用DBC陶瓷基板，原因在于DBC具有金屬層厚度大（一般為100~600um）,，具有載流大,、耐高溫性能好及可靠性高的特點，結(jié)合強度高(熱沖擊性好)等特點,。
SiC MOSFET封裝模塊剖面圖（來源：低溫?zé)Y(jié)銀,、中信建投）
但是，DBC陶瓷基板在高溫服役過程中,，往往會因為銅和陶瓷之間的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,，從而導(dǎo)致銅層從陶瓷表面剝離，因此傳統(tǒng)的DBC陶瓷基板已經(jīng)難以滿足高溫,、大功率,、高散熱,、高可靠性的封裝要求。
相比之下,，AMB技術(shù)實現(xiàn)了氮化鋁和氮化硅陶瓷與銅片的覆接,，可大幅提高陶瓷基板可靠性，逐步成為中高端IGBT模塊散熱電路板主要應(yīng)用類型,。據(jù)資料顯示,，意法半導(dǎo)體，比亞迪半導(dǎo)以及時代電氣都確定了AMB氮化硅基板上車的技術(shù)路線,。
選用AMB-SiN陶瓷基板的優(yōu)勢在于：高熱導(dǎo)率,、高載流能力以及低熱膨脹系數(shù)，其性能優(yōu)越有望成為IGBT和SiC功率器件基板應(yīng)用新趨勢,。
AMB基板在功率模塊成本占比接近10%,。因此，根據(jù)Yole,，2021-2027年,，全球SiC功率器件市場規(guī)模將由10.9億美元增長到62.97億美元，預(yù)計2021-2027年全球SiC功率器件帶動的AMB基板市場規(guī)模將由1.09億美元增長到6.30億美元,。
AMB陶瓷基板需求增長,，國內(nèi)供應(yīng)商稀缺
目前以Si基為主的IGBT模塊在具有高導(dǎo)熱性、高可靠性,、高功率等要求,、對成本不敏感的軌道交通、工業(yè)級,、車規(guī)級領(lǐng)域正逐漸采用AMB陶瓷襯板替代原有的DBC陶瓷襯板,。
隨著SiC MOS開始供應(yīng)主驅(qū)逆變器，由于逆變器所需SiC MOS面積變大,，對于陶瓷襯板的產(chǎn)能消耗量快速增長,。就拿全球碳化硅模塊用量最多的是特斯拉來講，Model3開始全系標(biāo)配碳化硅MOSFET模塊替代IGBT作為逆變器功率器件,，碳化硅模塊都必須采用 AMB-氮化硅的陶瓷封裝材料,。未來，新能源汽車領(lǐng)域成為AMB陶瓷基板最大需求領(lǐng)域,。
據(jù)估計,，一塊標(biāo)準(zhǔn)襯板單價為400元左右，預(yù)計2027年預(yù)計全球采用SiC車型將達到1032萬輛,，考慮到未來降價至300元左右，預(yù)計2027年SiC車規(guī)市場規(guī)模將達到34.3億元,。
目前,，AMB基板供應(yīng)商目前仍舊主要為歐美日韓企業(yè),，如羅杰斯、KCC,、賀利氏,、同和等主導(dǎo)。這些企業(yè)擁有領(lǐng)先的生產(chǎn)技術(shù),，占據(jù)主要市場份額,。國內(nèi)AMB 陶瓷襯板目前主要依賴進口，國內(nèi)產(chǎn)能相對較小,。
博敏電子屬于國內(nèi)極少的AMB陶瓷襯板供應(yīng)商,，隨著SiC上車的產(chǎn)業(yè)趨勢，其推出AMB陶瓷基板聚焦碳化硅芯片封裝領(lǐng)域,，尤其是車規(guī)領(lǐng)域AMB替換DBC陶瓷襯板成為主流趨勢,。
參考來源：
PCBworld：受益于汽車“新三化”，這種PCB要火,？
愛集微：800V高壓平臺+SiC將成主流方向,？芯聚能2022年量產(chǎn)SiC模塊加快產(chǎn)業(yè)化進程
科技中觀視角：AMB基板：大功率IGBT和第三代半導(dǎo)體模塊封裝新趨勢
趙東亮：功率模塊用陶瓷覆銅基板研究進展
中信建投、未來智庫,、中國粉體網(wǎng),、蓋世汽車
活性釬焊：氮化硅AMB基板成為新能源汽車SiC功率模塊的首選工藝
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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