智电研究所|博世碳化硅沟槽型技术拆解:和平面型比差在哪?

摘要:9月16日,博世王骏跃在汽车芯片生态大会介绍碳化硅沟槽型路线、产能规划及AIDC布局。

9月16日,在由盖世汽车主办的2026第六届汽车芯片生态大会上,博世功率半导体产品高级经理、碳化硅数据中心全球业务负责人王骏跃发表主题演讲,系统介绍了博世在碳化硅(SiC)领域的技术路线与产能布局。简单来说,碳化硅是一种能承受更高电压、发热更少的第三代半导体材料,用在电动车上意味着充电更快、跑得更远。而博世这次亮出的底牌是:坚持走工艺更难但性能更好的“沟槽型”路线,并计划在6年内将全球产能扩张20倍。

碳化硅芯片实物

要理解博世的方案,得先弄懂碳化硅芯片的两种主流结构:平面型和沟槽型。你可以把芯片想象成一条高速公路,平面型是在平地上铺路,结构简单、容易制造,目前市场上大多数厂商采用这种方案;而沟槽型则像是在地面往下挖出立体通道,让电流不仅能在地面跑,还能在垂直的沟槽壁上跑。这意味着什么?在同样的单位面积下,沟槽型芯片可以输出更高的电流;反过来说,要达到同样的电流输出,沟槽型需要的芯片面积更小。芯片面积小了,单片晶圆能切出的芯片就多了,长期来看有利于实现更好的TCO(总拥有成本),也就是达到成本和性能的更优平衡。

不过,沟槽型路线的制造难度极高,需要在坚硬的碳化硅材料上精准刻蚀出微观沟槽,且要保证良率。王骏跃强调,博世从2002年开始研发碳化硅时就坚定选择了这条路线,原因在于博世早年在IGBT(绝缘栅双极型晶体管,一种常用于电机控制的大功率开关器件)和MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管,用于高效电能转换的开关元件)领域已经是沟槽工艺的全球先行者,“对于这个工艺,我们有足够的技术积累,我们有足够的经验怎么把这个工艺参数给调好”。为了保证工艺一致性,博世将外延(在衬底上生长特定晶体层的过程)和芯片制造环节都放在自有工厂完成。相比之下,据中研网9月11日发布的行业分析显示,目前国内碳化硅产业正处于从6英寸向8英寸规模化过渡的阶段,多数企业仍以平面型器件为主,在高端沟槽型MOSFET的良率和车规级可靠性认证上仍在追赶海外龙头。

这种底层技术的差异,最终会直接体现在你的日常用车体验上。当一辆搭载800V高压平台(即整车电气架构工作电压提升至800伏特级别,核心好处是能大幅缩短快充时间并降低行驶能耗)的电动车使用沟槽型碳化硅主驱逆变器时,由于芯片导通电阻更低、开关损耗更小,电能转化为动能的效率会更高。直观的结果就是:同样大小的电池包,续航达成率会更好;或者在10%-80%快充时,因为发热更少,能维持峰值充电功率的时间更长,从而把快充时间压缩到例如25分钟以内。值得注意的是,博世并没有像常规路径那样先从工业或辅助器件做起,而是第一颗碳化硅芯片就直接瞄准了汽车主驱逆变器这一最高难度应用。王骏跃透露,自2021年实现量产以来,博世累计出货已超过7000万颗芯片,“目前大约在8000万颗,没有出现失效”,每一代模块产品累计出货也已超过1400万个。此外,博世于7月1日正式启动了AI数据中心(AIDC)全球业务,其中代表未来方向的固态变压器(SST)几乎是一个全碳化硅的应用解决方案,这意味着汽车和算力基建正在共享同一条高性能供应链。

结合盖世汽车的会议报道与中研网的行业数据,我们可以看清几组关键指标的对比:

  • 技术路线:博世采用沟槽型结构,同等电流下所需芯片面积更小;市场主流仍以平面型为主,制造门槛相对较低。
  • 晶圆尺寸:博世在德国和美国拥有两座完全基于8英寸的碳化硅晶圆厂;国内行业整体正从6英寸小规模量产向8英寸为主演进。
  • 出货量与可靠性:博世自2021年量产至演讲时,芯片累计出货约8000万颗且零失效,模块超1400万个。
  • 产能规划:博世计划2024年至2030年的六年间将全球碳化硅产能扩张20倍,美国工厂将于2026年底开始量产。
  • 市场规模参考:据集邦咨询统计,2025年全球碳化硅整体市场规模约48亿美元,其中车规级碳化硅功率模块同比增速达到35.6%。

客观来看,博世的沟槽型碳化硅技术已经跨过了最艰难的“车规级可靠性验证”阶段,处于成熟的规模化量产期。上一代产品已经积累了数千万颗的无失效运行数据,而产品迭代也在稳步推进:目前处于第二代芯片阶段,第三代芯片计划于2027年量产,2029年和2031年将推出更先进的沟槽技术迭代。但这项技术并非没有挑战。首先,沟槽型工艺的制造壁垒决定了其早期良率爬坡成本较高,这也是为什么市场上仍有大量厂商选择平面型路线的原因。其次,随着AIDC业务的启动,数据中心对碳化硅产能的消耗将与汽车行业形成竞争。王骏跃提出的“6年扩产20倍”正是为了应对这种双线需求冲击,但如此大规模的产能扩张能否如期落地,仍需观察其2026年底美国工厂量产后的实际表现。

总结来说,博世在2026第六届汽车芯片生态大会上展示的碳化硅布局,核心逻辑是用高难度的沟槽型工艺换取长期的性能和成本优势,并通过20倍的产能扩张来覆盖汽车与AIDC的双重需求。对于消费者而言,如果你正在选购一台主打800V高压快充的新能源车型,了解其电驱系统是否采用了类似沟槽型碳化硅这样的高规格功率器件,可以作为评估其真实能耗水平和充电效率稳定性的一个硬核技术维度。