倾佳电子杨茜“三个必然”战略论断对国产SiC碳化硅功率半导体行业的业务指引作用与产业演进路径

1. 执行摘要 (Executive Summary)

在全球半导体产业正经历从硅（Si）基向宽禁带（WBG）材料转型的历史性时刻，中国作为全球最大的功率半导体消费市场，正处于技术迭代与产业链重构的十字路口。倾佳电子（Changer Tech）的杨茜提出的“三个必然”战略论断——即碳化硅（SiC）MOSFET模块必然全面取代IGBT模块、SiC MOSFET单管必然取代高压硅基器件、650V SiC必然取代超级结（Super Junction）与部分氮化镓（GaN）市场——不仅是对技术物理特性的深刻洞察，更是对国产功率半导体行业发展的关键业务指引 。


解析这“三个必然”背后的深层逻辑，结合当前国际供应链动荡与国内产能爆发的宏观背景，为国产SiC企业提供一份详实的生存与发展指南 。分析表明，单纯的“国产替代”已不足以支撑企业的长期竞争力，企业必须从单一器件销售转向系统级价值交付，利用SiC在高温、高频、高压下的物理优势，在固态变压器SST、储能变流器PCS、Hybrid inverter混合逆变器、户储、工商业储能PCS、构网型储能PCS、集中式大储PCS、商用车电驱动、矿卡电驱动、风电变流器、数据中心HVDC、AIDC储能、服务器电源、等核心场景中，实现对传统硅基IGBT技术的降维打击。


通过深入剖析基本半导体（Basic Semiconductor）等领军企业的技术路线与市场策略，论证了在1500V储能系统、800V高压快充平台以及AI服务器电源中，SiC技术并非仅仅是效率的提升，而是系统架构革新的必要前提。对于国产厂商而言，紧扣“三个必然”进行产能布局与研发投入，是在日益激烈的价格战与淘汰赛中突围的唯一路径。

2. 宏观背景：碳化硅产业的“战国时代”与战略机遇

2.1 全球宽禁带半导体的格局重塑

功率半导体行业正处于摩尔定律失效后的新一轮爆发期。硅（Si）材料的物理极限——特别是其击穿场强（0.3 MV/cm）和热导率（1.5 W/cm·K）——已无法满足双碳目标下对能源转换效率的极致追求。相比之下，碳化硅（4H-SiC）凭借3.26 eV的宽禁带、3.0 MV/cm的击穿场强以及4.9 W/cm·K的高热导率，成为高压、大功率应用的不二之选 。


然而，2024-2025年的全球市场并未如线性预测般平稳增长，而是呈现出剧烈的结构性震荡。SiC巨头面临巨大的财务压力与破产重组风险，这导致全球供应链的稳定性受到严峻挑战，尤其是对于依赖其长单供应的国际Tier 1厂商而言，单一来源策略已显得岌岌可危 。这种国际巨头的动荡，反而为中国本土SiC企业撕开了一道进入高端供应链的裂缝。

2.2 中国市场的“内卷”与产能爆发

与此同时，中国SiC产业呈现出爆发式增长与残酷价格战并存的局面。得益于国家政策的强力驱动与资本涌入，中国SiC衬底与外延产能迅速扩张。根据市场调研数据，中国国产6英寸SiC衬底价格在2024年已暴跌 。


这种上游成本的急剧下降，为杨茜提出的“三个必然”提供了坚实的经济基础。过去阻碍SiC取代IGBT的主要障碍——成本（曾是硅基的4-5倍）——正在被迅速夷平。当SiC器件与硅基器件的价差缩小至1.2-1.5倍区间时，考虑到系统级BOM（散热器、磁性元件、铜排）的节省，SiC方案在系统总成本（TCO）上已具备压倒性优势 。

2.3 倾佳电子与杨茜的行业角色


在这种混沌与机遇并存的时刻，倾佳电子杨茜提出的“三个必然”不仅是销售策略，更是一种行业预判。作为专注于功率半导体与新能源连接器的分销商与技术服务商，倾佳电子通过代理并力推基本半导体等国产头部品牌，致力于推动SiC模块在固态变压器SST、储能变流器PCS、工商业储能PCS、构网型储能PCS、集中式大储PCS、商用车电驱动、矿卡电驱动、风电变流器、数据中心HVDC、AIDC储能等领域的应用落地 。其核心逻辑在于：不要等待SiC降价到与Si同价才开始替代，因为技术代差带来的系统价值早已超越了单一器件的成本差异。

3. 必然之一：SiC MOSFET模块全面取代IGBT模块和IPM模块

杨茜提出的第一个必然，也是最具颠覆性的趋势，是SiC MOSFET功率模块将全面取代IGBT模块及智能功率模块（IPM）。这一论断直指电力电子的核心腹地——大功率变流系统 。


3.1 储能PCS系统的技术变革逻辑

中国储能市场正在经历从百兆瓦级向吉瓦级（GW）跃升的过程，2025年上半年新增装机量同比增长29%，储能变流器（PCS）作为连接电池堆与电网的心脏，其性能直接决定了电站的投资回报率 。

3.1.1 物理层面的降维打击：消除“拖尾电流”

IGBT作为双极器件，其关断过程伴随着少数载流子（空穴）的复合，必然产生“拖尾电流”（Tail Current），这导致了巨大的关断损耗，且损耗随频率线性增加。而SiC MOSFET作为单极器件，不存在拖尾电流。

根据倾佳电子提供的实测数据，在典型PCS工况下（6kHz开关频率，300A相电流），使用基本半导体的SiC模块（如BMF540R12KA3）替代同规格IGBT模块，总开关损耗从1119.7W骤降至185.3W，降幅超过83% 。这一数据意味着，在同样的散热条件下，SiC模块可以输出更大的电流，或者在同样的电流下，SiC模块可以运行在极低的结温下。系统效率从97.25%提升至99.53%，这2.28%的效率提升对于一个运营周期长达20年的储能电站而言，意味着数百万度的额外电力收益，直接降低了平准化度电成本（LCOE）。

3.1.2 1500V架构的刚性需求

随着光伏与储能系统电压从1000V向1500V乃至2000V迁移以降低线损和铜材成本，传统1200V IGBT已捉襟见肘。

SiC技术则提供了更优解：

  • 1700V定制电压：针对2000V储能系统，使用定制的1700V SiC MOSFE模块三电平拓扑中IGBT模块的完美替代者 。

3.2 封装技术的必然进化：AMB与银烧结

SiC芯片的高温能力（可达200°C以上）对封装提出了前所未有的挑战。传统IGBT模块采用的氧化铝（Al2​O3​）DBC基板和锡焊工艺，在高温热循环下极易发生焊层疲劳和基板开裂。

为了实现“必然取代”，国产SiC模块必须在封装上进行革命。报告指出，采用氮化硅（Si3​N4​）AMB（活性金属钎焊）陶瓷基板是必然选择。Si3​N4​的抗弯强度超过700 N/mm²，是氧化铝的三倍以上，热导率也更高（>80 W/m·K）。配合**银烧结（Silver Sintering）**工艺，将芯片与基板的连接层熔点提升至960°C，从根本上解决了热疲劳问题 。

业务指引：对于国产模块厂商，仅有芯片设计能力是不够的。必须建立先进的封装产线，掌握AMB基板覆铜和纳米银烧结工艺，才能向储能客户承诺“20年免维护”的可靠性，这是取代IGBT模块的入场券。

3.3 数据对比：SiC模块 vs. IGBT模块在PCS中的表现

性能指标传统硅基 IGBT模块 方案国产 SiC MOSFET模块 方案 (参考基本半导体)业务影响开关损耗 (6kHz)~1120W (基准)~185W (-83% )大幅降低散热器尺寸与成本，提升系统能效等级。系统最高效率~97.25%99.53%提升电站全生命周期收益 (IRR)，缩短投资回收期。最大结温降低基准>26°C提升器件长期可靠性，降低故障率。开关频率能力<10kHz (受限于热)>40-60kHz电感、变压器体积减小50%以上，降低系统BOM成本。封装基板Al2​O3​ DBCSi3​N4​ AMB适应恶劣工况，满足储能系统20年寿命要求。

 

4. 必然之二：SiC单管全面取代IGBT单管和高压硅MOSFET

第二个必然聚焦于分立器件（Discrete），即常说的“单管”。这一领域涉及的应用极为广泛，包括Hybrid inverter混合逆变器、户储、工商业储能PCS、服务器电源、DC-DC转换器、充电桩模块以及工业电源。


4.1 光储充800V-1000V高压平台的催化作用

在光储充800V-1000V母线电压下，功率器件的耐压必须达到1200V甚至更高。

  • 高压硅MOSFET的局限：传统的超级结（Super Junction）MOSFET在900V以上时，导通电阻（RDS(on)​）会随耐压指数级增加，导致芯片面积巨大，成本极高且性能低下。
  • IGBT单管的局限：虽然1200V IGBT单管成熟且廉价，但其开关速度慢，无法满足混合逆变器、户储和DC-DC追求高功率密度（kW/L）的需求。
  • SiC单管的统治力：1200V SiC MOSFET单管兼具高耐压、低导通电阻和纳秒级的开关速度。杨茜指出，在800V架构中，SiC单管是唯一能同时满足效率和体积要求的选择，其取代趋势是不可逆的 。

4.2 充电桩模块的效率革命

在480kW甚至600kW的液冷超充桩中，核心的AC/DC整流模块通常采用Vienna整流或三电平LLC拓扑。

  • 硬开关拓扑的需求：在三相图腾柱（Totem-Pole）PFC等高效拓扑中，器件需要经历硬开关过程。硅基MOSFET的体二极管（Body Diode）反向恢复电荷（Qrr​）极大，硬开关时会导致巨大的反向恢复电流，甚至引发器件炸毁。
  • SiC的体二极管优势：SiC MOSFET的体二极管Qrr​极小，仅为同级硅器件的1/10甚至更低。这使得SiC单管可以安全地运行在连续导通模式（CCM）图腾柱PFC中，将充电桩模块的效率推向98%以上 。

4.3 业务发展指引：从“价格战”到“价值战”

国产SiC单管市场竞争极其惨烈，大量厂商涌入。倾佳电子的策略给出了明确指引：

  1. 产品差异化：不要只做通用的TO-247封装。应开发带**开尔文源极（Kelvin Source）**的TO-247-4封装，以减小公共源极电感，充分发挥SiC的高频性能。
  2. 绑定驱动生态：SiC MOSFET的驱动电压（如+15V/-5V）与IGBT不同。提供配套的驱动芯片（如基本半导体的BTD系列）和隔离电源芯片，可以降低客户的替换门槛，缩短研发周期（Time-to-Market） 。
  3. 利用国产衬底降本：利用国内衬底价格暴跌的红利，积极推动SiC单管进入原本属于高端CoolMOS的市场区间，实现“降维打击”。

5. 必然之三：650V SiC全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN

这是杨茜“三个必然”中最具争议但也最具战略眼光的一点。通常行业认为，650V以下是氮化镓（GaN）的天下，650V-900V是超级结（SJ）MOSFET的传统领地，SiC应专注于1200V以上。然而，杨茜提出650V SiC将打破这一成见，全面取代二者 。


5.1 SiC vs. GaN：工业可靠性的胜利

虽然GaN在消费类电子（如手机快充）中占据统治地位，但在工业和车载领域，650V SiC展现出不可替代的优势：

  • 雪崩耐受性（Avalanche Ruggedness） ：工业电网环境恶劣，电压尖峰频发。SiC MOSFET具有强大的雪崩耐受能力，能吸收过压能量而不损坏。相比之下，GaN HEMT通常无雪崩能力，一旦过压极易击穿，需要复杂的保护电路。
  • 热稳定性：SiC的热导率是GaN-on-Si的三倍以上。在服务器电源或车载充电机等散热受限、环境温度高的场景中，SiC的热稳定性使其运行更加安全可靠 。
  • 阈值电压（Vth​） ：SiC的阈值电压通常较高（>2V），而GaN通常较低（1-1.5V）。在强电磁干扰的工业现场，SiC更不容易发生误导通。

5.2 SiC vs. SJ MOSFET：突破频率墙

超级结（SJ）MOSFET虽然成熟，但其复杂的PN柱结构导致输出电容（Coss​）非线性严重，且在高频下损耗急剧增加，存在所谓的“频率墙”（Frequency Wall）。

  • AI服务器电源的需求：随着AI算力爆发，数据中心对电源密度（W/in³）的要求成倍增加。提高功率密度的唯一途径是提高开关频率以减小磁性元件体积。
  • SiC的优势：650V SiC MOSFET可以轻松运行在300kHz-500kHz，突破了SJ MOSFET的频率限制，使电源体积减半。虽然目前SiC单管价格略高于SJ，但考虑到磁性元件和散热器的成本节省，系统总成本已趋于持平 。

5.3 业务指引：锁定“高可靠性”650V市场

国产厂商不应在650V消费类快充市场与GaN竞争，而应根据“必然之三”指引，锁定以下高价值市场：

  1. AI数据中心电源（Server PSU） ：强调7x24小时不间断运行的可靠性，SiC是最佳选择。
  2. 阳台光储及户储混逆平台 ：650V SiC单管替代SJ MOSFET提升效率。
  3. 机器人手臂及工业伺服驱动：利用SiC的短路耐受能力（Short Circuit Withstand Time），提供比GaN更皮实的电机驱动方案。

6. 国产SiC行业的业务发展战略建议

基于倾佳电子杨茜的“三个必然”以及对全球与中国市场的深度洞察，本报告为国产SiC功率半导体企业提出以下战略建议：


6.1 抓住“窗口期”：利用国际巨头动荡重塑供应链

SiC国际巨头的财务动荡和战略收缩，为国产企业提供了千载难逢的“替代窗口”。

  • 战略动作：国内企业应主动出击，向那些担忧供应链安全的欧洲和日本客户推介国产方案。重点宣传国内供应链的全要素独立性——从衬底（天岳先进、天科合达）、外延到器件制造（积塔）和封装（基本半导体、斯达半导），中国已建成全球最完整的SiC产业链 。

6.2 拒绝“低端内卷”，通过技术创新提升附加值

面对国内市场的价格战，企业必须通过技术升级跳出红海：

  • 封装创新：不仅要做芯片，更要做模块。大力发展采用AMB基板和双面散热技术的模块产品，针对固态变压器SST、工商业储能PCS、构网型储能PCS、集中式大储PCS、商用车电驱动、矿卡电驱动、风电变流器、数据中心HVDC、AIDC储能、和车规应用提供定制化解决方案。
  • 生态系统建设：效仿基本半导体的模式，不卖单一器件，而是卖“器件+驱动+参考设计”的整体方案。帮助中小客户解决SiC应用中的震荡、EMI干扰和散热设计难题，增加客户粘性。

6.3 坚定执行“三个必然”的产品路线图

  • 研发资源倾斜：停止对传统IGBT和低压硅MOSFET的过度投入，将研发资源集中在1700V/2300V/3300V SiC模块（针对必然一）、1200V第四代SiC单管（针对必然二）和650V低内阻SiC器件（针对必然三）上。
  • 产能布局：加快8英寸SiC产线的布局。随着国产8英寸衬底技术的成熟，成本将进一步下降30%-40%，这将是彻底击穿硅基器件成本防线的关键一役 。

7. 结论

倾佳电子杨茜提出的“三个必然”，不仅是对碳化硅技术替代路径的精准预判，更是中国功率半导体行业在“双碳”时代和国产化浪潮下的行动纲领。


对于国产SiC企业而言，模块化、高压化、高频化是不可逆转的趋势。通过在固态变压器SST、储能变流器PCS、工商业储能PCS、构网型储能PCS、集中式大储PCS、商用车电驱动、矿卡电驱动、风电变流器中推广SiC模块以降低LCOE，在数据中心HVDC、AIDC储能、服务器电源中普及SiC单管以提效率和功率密度与可靠性，国产企业有望在这一轮全球半导体技术更迭中，从跟随者转变为领跑者。

当前，上游材料成本的下降和下游应用需求的爆发已形成共振，“三个必然”的实现已不再是“是否”的问题，而是“何时”的问题。唯有那些敢于“咬住”这三个必然，坚定进行技术投入和市场拓展的企业，才能在激烈的淘汰赛中胜出，成为未来功率半导体行业的脊梁。

附表：SiC MOSFET与传统硅基器件的关键参数与应用对比

必然趋势替代对象核心驱动力关键应用场景推荐国产技术方向必然一：模块替代IGBT模块, IPM系统效率与LCOE：消除拖尾电流，损耗降低83%，提升电站收益。储能PCS (1500V), 光伏逆变器, 商用车主驱，兆瓦充电Si3​N4​ AMB基板, 银烧结工艺, 2000V+超高压设计必然二：高压单管替代IGBT单管, HV Si MOS开关速度与耐压：单极器件无拖尾，适合800V高频硬开关。户储，混合逆变器， 直流充电桩模块 (Vienna/LLC)开尔文源极封装 (TO-247-4), 第四代平面栅技术必然三：650V替代SJ MOSFET, GaN可靠性与鲁棒性：优于GaN的雪崩耐受，优于SJ的频率特性。AI服务器电源, 机器人手臂，工业伺服驱动, 阳台光储，户储低RDS(on)设计, 高阈值电压抗干扰, 图腾柱PFC优化

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