SiC在軌道交通領域高歌猛進，碳化硅在半導體寒冬中狂飆

近段時間，SiC在軌道交通領域又取得新進展，國內外多條地鐵、鐵路采用碳化硅。


SiC應用于軌道交通

9月21日，西安地鐵1號線三期工程正式開通初期運營，該項目共計15列/90輛，其中3列采用永磁牽引系統，12列采用異步牽引系統。

根據“行家說三代半”此前報道，今年3月，西安地鐵1號線三期碳化硅永磁牽引系統設計方案通過了中國城市軌道交通協會技術裝備專業委員會評審。

值得一提的是，在采用的3列3M3T永磁牽引系統中，其中一列車的一輛動車將采用碳化硅牽引變流器，設計方案主要體現永磁同步牽引系統無位置矢量控制、母線電壓振蕩抑制、永磁電機匝短故障導向安全設計、防失磁設計和預警、碳化硅器件應用節能控制算法等，通過合理提高粘著利用，對優化動拖比和整車牽引系統成本、提升性能提供了解決思路。

9月5日，成都軌道交通19號線二期已經進入空載試運行階段，標志著該線向年內開通初期運營的目標邁出關鍵一步。同時，該線將會采用了與成都地鐵7號線類似的碳化硅變流器。

此前，成都地鐵7號線就試點應用了基于碳化硅變流器和永磁同步電機牽引系統，已累計平穩運行超過兩萬公里，預計最高降低車輛牽引能耗達30%。

據了解，成都軌道交通19號線二期通過創新運用由成都軌道集團與西南交大共建的成都軌道交通產業技術研究院的多項科研技術成果，其最高運行速度可達160km/h，使用的車輛屬國內首創時速160公里的市域A型車。


碳化硅將是下一代牽引逆變器主流技術

隨著軌道交通的高速發展，電能消耗日益成為軌道交通車輛運營的關注重點，為此，軌道交通牽引變流系統對功率半導體器件的性能、效率、損耗、體積、壽命和成本等方面提出了更高要求；而碳化硅（SiC）寬禁帶半導體材料具備高臨界場強、高載流子飽和速度和高熱導率等優勢，有助于軌道交通牽引變流系統小型化、輕量化發展，在軌道交通車輛運營的綠色節能要求下具有顯著應用優勢。

牽引逆變器是列車關鍵部件之一，堪稱城市軌道交通車輛的心臟，其性能的優劣直接影響列車運行、運輸能力和耗能大小。在軌道交通牽引變流器中采用碳化硅器件可以大大地發揮碳化硅器件的高溫、高頻及低損耗特性，從而提高了牽引變流器設備效率，滿足了軌道交通大容量、輕量化及節能型對牽引變流器設備應用要求，增強了系統整體效能。

碳化硅能夠有效提升開關頻率，降低開關損耗，其高頻化可以進一步降低無源器件的噪聲、溫度、體積與重量，提升裝置應用的機動性、靈活性，是新一代牽引逆變器技術的主流發展方向。


資本狂下注，碳化硅在半導體寒冬中狂飆

在半導體行業的下行周期中，也并非一片低迷之聲，碳化硅就是萎靡之勢中的一個反例。近年來，資本市場對碳化硅一直抱有強烈的關注度。

2021年有多家碳化硅企業獲得了投資機構的青睞，相繼宣布完成融資，行業內也隨之激起一番融資浪潮。
2022年也是碳化硅投融資熱度明顯的一年。據不完全統計，2022年全年投融資及并購金額超過33億元，數量達到30余起。僅僅是在2022年12月，就有7個融資案，包括臻驅科技、芯聚能、邑文科技、瞻芯電子、南砂晶圓等。

2023年上半年剛過，碳化硅企業的融資金額就已經創了最近三年的新高。今年Q1，碳化硅領域共有21起融資，包含外延、襯底、材料、設備、功率器件……融資幾乎涵蓋了國內碳化硅全產業鏈。在這21家企業中，除部分企業未公布融資金額外，有10家企業所獲融資金額過億，約占總數的50%。其中，融資規模最大的當屬天域半導體，為12億。今年Q2又有10余起融資，總金額超50億元。

建廠擴產毫不停歇

數據顯示，上半年與碳化硅相關的擴產項目以及預期資本支出加起來總金額超上千億元（折合成人民幣），擴產的內容主要圍繞襯底、外延、器件，而應用的方向也大多數以電動汽車為主。

今年1月，德國博世集團在蘇州發布重磅消息：再投10億美元打造新能源汽車核心部件及自動駕駛研發制造基地項目，生產內容包含碳化硅功率模塊等。隨后在4月，博世又決定收購半導體廠商TSI Semiconductors，再投資15億美元擴張第三代半導體生產，應對電動汽車市場需求。

今年2月，美國半導體廠Wolfspeed正式宣布計劃在德國薩爾州建造全球最大、最先進的碳化硅器件制造工廠。該工廠將成為全球最大的八英寸半導體工廠，采用創新性制造工藝來生產下一代碳化硅器件。

同時，國內對于碳化硅擴產動作也未停歇。

今年6月，三安光電與意法半導體聯合宣布，雙方擬出資32億美元(約合人民幣228億元)合資建造一座8英寸碳化硅外延、芯片代工廠。同時，三安光電將在當地獨資建立一個8英寸碳化硅襯底工廠作為配套，預計投資總額70億元。此外還有天科合達、瀚天天成、天岳先進等公司都公布了自己新的投資與擴產計劃。