中國粉體網訊 近日，博敏電子在接受調研時表示，當前AMB增量來源最多的是車規級產品。按未來新能源汽車市場的生產產能測算，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，比亞迪已在碳化硅方面取得重大技術突破，比亞迪漢、唐四驅等旗艦車型上已大批使用碳化硅模塊，蔚來旗下ET7、ES7、ES8、EC7等車型也已經用上碳化硅電驅系統，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Wolfspeed的預測，2026年碳化硅器件市場規模有望達到89億美元，碳化硅有望在新能源汽車、工業和能源、射頻市場逐步完成對硅基器件的替代。
在新能源汽車領域，碳化硅器件目前主要應用于逆變器中，逆變器是一種將直流信號轉化為高壓交流電的裝置，在傳統硅基IGBT逆變器中，其基本原理為利用方波電源控制IGBT的開關，使得原來的直流電路輸出方波高電壓，經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在電動汽車主驅逆變器中相比Si-IGBT優勢明顯，雖然當前SiC器件單車價格高于Si-IGBT，但SiC器件的優勢可降低整車系統成本。
SiC在新能源汽車上的應用優勢
1、速度提升
碳化硅器件的使用能讓驅動電機在低轉速時承受更大輸入功率，且因其高熱性能，不怕電流過大導致的熱效應和功率損耗。在車輛起步時，驅動電機能夠輸出更大扭矩，獲得更強的加速能力。
2、續航增加
SiC器件可以通過導通/開關兩個維度降低損耗，從而實現增加電動車續航里程的目的。結合英飛凌的研究數據，在25°C結溫下，SiC-MOS關斷損耗大約是Si-IGBT的20%；在175°C的結溫下，SiC-MOS關斷損耗僅為Si-IGBT的10%。綜合來說，新能源車使用SiC器件能夠增加5-10%續航里程。
3、實現輕量化
得益于SiC的優越性能：1）相同功率等級下封裝尺寸更小；2）減少濾波器和無源器件如變壓器、電容、電感等的使用，從而減少系統體系和重量；3）減少散熱器體積；4）同樣續航范圍內，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器件實現了電池成本的大幅下降和續航里程的提升，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，續航問題一直是痛點，各大廠紛紛研發更長續航里程的車型，續航問題緩解后，充電焦慮仍未解決。這時候超級快充出現了，為進一步提高充電功率、縮短充電時間，絕大多數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都要提高標準，首當其沖的就是主驅逆變器。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的優勢就能發揮得更好，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等國內車型已率先應用800V高壓平臺+SiC功率模塊。2023年以后，更多基于800V架構的新能源汽車將進入量產階段。根據英飛凌預計，到2025年汽車電子功率器件領域采用SiC技術的占比將會超過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期，AMB陶瓷基板優異導熱和抗彎性能已經成為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：低溫燒結銀、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不同而產生較大的熱應力，從而導致銅層從陶瓷表面剝離，因此傳統的DBC陶瓷基板已經難以滿足高溫、大功率、高散熱、高可靠性的封裝要求。
相比之下，AMB技術實現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用類型。據資料顯示，意法半導體，比亞迪半導以及時代電氣都確定了AMB氮化硅基板上車的技術路線。
選用AMB-SiN陶瓷基板的優勢在于：高熱導率、高載流能力以及低熱膨脹系數，其性能優越有望成為IGBT和SiC功率器件基板應用新趨勢。
AMB基板在功率模塊成本占比接近10%。因此，根據Yole，2021-2027年，全球SiC功率器件市場規模將由10.9億美元增長到62.97億美元，預計2021-2027年全球SiC功率器件帶動的AMB基板市場規模將由1.09億美元增長到6.30億美元。
AMB陶瓷基板需求增長，國內供應商稀缺
目前以Si基為主的IGBT模塊在具有高導熱性、高可靠性、高功率等要求、對成本不敏感的軌道交通、工業級、車規級領域正逐漸采用AMB陶瓷襯板替代原有的DBC陶瓷襯板。
隨著SiC MOS開始供應主驅逆變器，由于逆變器所需SiC MOS面積變大，對于陶瓷襯板的產能消耗量快速增長。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，新能源汽車領域成為AMB陶瓷基板最大需求領域。
據估計，一塊標準襯板單價為400元左右，預計2027年預計全球采用SiC車型將達到1032萬輛，考慮到未來降價至300元左右，預計2027年SiC車規市場規模將達到34.3億元。
目前，AMB基板供應商目前仍舊主要為歐美日韓企業，如羅杰斯、KCC、賀利氏、同和等主導。這些企業擁有領先的生產技術，占據主要市場份額。國內AMB 陶瓷襯板目前主要依賴進口，國內產能相對較小。
博敏電子屬于國內極少的AMB陶瓷襯板供應商，隨著SiC上車的產業趨勢，其推出AMB陶瓷基板聚焦碳化硅芯片封裝領域，尤其是車規領域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SiC模塊加快產業化進程
科技中觀視角：AMB基板：大功率IGBT和第三代半導體模塊封裝新趨勢
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、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
（中國粉體網編輯整理/空青）
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