一、碳化硅在電動汽車與能源領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀分析

（一）碳化硅在電動汽車中的應(yīng)用現(xiàn)狀

碳化硅（SiC）作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，憑借高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率等特性，已成為電動汽車（EV）核心功率器件的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于主驅(qū)逆變器、車載充電機（OBC）、DC/DC轉(zhuǎn)換器三大核心部件，直接提升EV的能效、續(xù)航及充電速度。

1. 核心應(yīng)用場景與性能提升

• 主驅(qū)逆變器：作為EV動力系統(tǒng)的“心臟”，SiC模塊替代傳統(tǒng)硅基IGBT后，可實現(xiàn)開關(guān)頻率提升5-10倍（達100kHz以上）、開關(guān)損耗降低超75%。在800V高壓平臺下，SiC電驅(qū)系統(tǒng)能效比硅基IGBT系統(tǒng)高3%-5%，綜合續(xù)航里程提升6%-8%（如理想汽車等一線廠商的800V車型已廣泛采用）。

• 車載充電機（OBC）：SiC器件（如MOSFET、二極管）可提高OBC的功率密度與效率，支持雙向充電（V2G）。例如，6.6kW SiC OBC相比硅基方案，體積減小30%、效率提升至97%以上，未來將向11kW、22kW高功率方向演進。

• DC/DC轉(zhuǎn)換器：SiC器件降低了轉(zhuǎn)換器的損耗，提升了電壓轉(zhuǎn)換效率，支持EV高低壓系統(tǒng)（如電池與輔助電源）的高效能量分配。

2. 市場滲透率與單車價值

• 滲透率方面：2023年國內(nèi)上險乘用車主驅(qū)碳化硅模塊滲透率約10.7%，其中下半年800V車型（如比亞迪、小鵬等）的SiC滲透率顯著提升；海外市場（如特斯拉、大眾）的SiC滲透率更高，部分高端車型已實現(xiàn)全SiC配置。

• 單車價值：SiC功率器件及模塊在一輛EV中的價值約1500-2000美元（覆蓋主驅(qū)逆變器、電動壓縮機、OBC等），占EV功率半導(dǎo)體總成本的40%以上。

（二）碳化硅在能源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

除電動汽車外，碳化硅已向光伏、儲能、電網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等能源領(lǐng)域拓展，核心價值在于提高能源轉(zhuǎn)換效率、減小設(shè)備體積、降低系統(tǒng)成本。

1. 光伏逆變器：SiC器件（如MOSFET、IGBT）可支持光伏逆變器實現(xiàn)高頻化（>20kHz）、高功率密度（>30kW/L），減少電感、電容等被動器件的使用，系統(tǒng)成本降低10%-15%。例如，陽光電源、華為的新一代光伏逆變器已采用SiC技術(shù)，效率提升至99%以上。

2. 儲能系統(tǒng)：SiC DC/DC轉(zhuǎn)換器可提高儲能電池的充放電效率，支持高電壓（800V以上）、大電流應(yīng)用，適用于戶用、工商用及電網(wǎng)級儲能（如特斯拉Powerpack）。

3. 電網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心：SiC器件用于電網(wǎng)換流站（如柔性直流輸電）可降低損耗，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性；數(shù)據(jù)中心的電源模塊采用SiC后，效率提升至98%以上，減少散熱需求。

（三）碳化硅產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模現(xiàn)狀

• 全球市場：根據(jù)Yole預(yù)測，2022年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模為17.94億美元，2028年將增至89.06億美元，年均復(fù)合增長率（CAGR）達31%。

• 電動汽車驅(qū)動：EV是SiC最大的應(yīng)用領(lǐng)域，占比約60%（2023年數(shù)據(jù)）。預(yù)計2027年全球SiC功率器件市場規(guī)模將超100億美元，其中EV領(lǐng)域貢獻約70%。

• 國內(nèi)市場：三安光電、天岳先進等國內(nèi)企業(yè)已實現(xiàn)SiC全產(chǎn)業(yè)鏈布局（長晶、襯底、外延、器件），2023年國內(nèi)SiC襯底產(chǎn)量約10萬片（6英寸），良率提升至80%以上。

二、碳化硅電動汽車與能源的未來發(fā)展趨勢

（一）電動汽車領(lǐng)域：滲透率提升與技術(shù)升級

1. 中低端車型滲透：隨著SiC成本下降（預(yù)計2025年SiC器件成本將比2023年降低30%），中低端EV（售價20萬元以下）將逐步采用SiC功率器件，滲透率從當(dāng)前的10%提升至2027年的30%以上。

2. 800V高壓平臺普及：800V高壓系統(tǒng)是EV未來的主流方向，SiC器件（如8英寸襯底）可支持更高的電壓與功率，實現(xiàn)**10分鐘充至80%**的超快充電（如小鵬G6、比亞迪仰望U8）。

3. 模塊集成化：SiC模塊將向**多芯片模塊（MCM）、智能功率模塊（IPM）**方向發(fā)展，集成驅(qū)動電路、保護電路等，提高系統(tǒng)可靠性與集成度。

（二）能源領(lǐng)域：應(yīng)用場景拓展與系統(tǒng)融合

1. 光伏+儲能+EV協(xié)同：SiC技術(shù)將支持“光伏-儲能-EV”一體化系統(tǒng)，例如：光伏逆變器通過SiC器件提高效率，儲能系統(tǒng)存儲多余電量，EV作為移動儲能單元（V2G）向電網(wǎng)放電，實現(xiàn)能源的高效循環(huán)。

2. 電網(wǎng)智能化：SiC器件用于電網(wǎng)換流站、柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS），可提高電網(wǎng)的靈活性與穩(wěn)定性，支持大規(guī)模可再生能源（風(fēng)電、光伏）接入。

3. 數(shù)據(jù)中心高效化：SiC電源模塊將廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，減少能源損耗（預(yù)計每兆瓦數(shù)據(jù)中心每年可節(jié)省電費約50萬元），支持“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。

（三）產(chǎn)業(yè)技術(shù)趨勢：大尺寸襯底與成本下降

1. 8英寸SiC襯底普及：當(dāng)前6英寸SiC襯底占主導(dǎo)（約80%），但8英寸襯底因每片晶圓裸片數(shù)量增加20%-30%（Wolfspeed數(shù)據(jù)），可顯著降低芯片成本。預(yù)計2025年8英寸SiC襯底產(chǎn)能將占全球的30%，國內(nèi)企業(yè)（如三安光電、天岳先進）已實現(xiàn)8英寸樣品出貨。

2. 良率提升與規(guī)模化生產(chǎn)：隨著長晶技術(shù)（如PVT法）的進步，SiC襯底良率將從當(dāng)前的80%提升至2027年的90%，規(guī)模化生產(chǎn)（如Wolfspeed的北卡羅來納州SiC工廠）將進一步降低成本。

（四）企業(yè)布局趨勢：全產(chǎn)業(yè)鏈整合與合作

• 國際大廠：英飛凌、意法半導(dǎo)體、Wolfspeed等企業(yè)通過全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合（從襯底到器件）提高競爭力，例如意法半導(dǎo)體與三安光電合作建設(shè)8英寸SiC外延/芯片廠。

• 國內(nèi)企業(yè)：三安光電、理想汽車成立合資公司，專注SiC模塊研發(fā)；天岳先進與寧德時代合作，供應(yīng)SiC襯底。這種“終端客戶+產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)”的合作模式，將加速SiC技術(shù)的市場化應(yīng)用。

三、結(jié)論與展望

碳化硅作為“新能源革命的核心材料”，其在電動汽車與能源領(lǐng)域的應(yīng)用正從“高端嘗鮮”向“規(guī)模化普及”過渡。未來，隨著8英寸襯底普及、成本下降、技術(shù)升級，SiC將成為EV與能源系統(tǒng)的“標(biāo)配”，推動電動汽車?yán)m(xù)航提升、充電加速，以及能源系統(tǒng)效率提高、成本降低。

對于企業(yè)而言，全產(chǎn)業(yè)鏈布局、技術(shù)創(chuàng)新、終端合作是關(guān)鍵競爭力；對于行業(yè)而言，SiC的普及將加速“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)，推動新能源產(chǎn)業(yè)向更高質(zhì)量發(fā)展。

碳化硅芯片清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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