汽車結(jié)構(gòu)性缺芯 國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體有望四季度“上車”

4月7日，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會在長沙成立，將加快汽車功率芯片的國產(chǎn)化。在成立大會暨汽車功率芯片發(fā)展研討會期間，第一財經(jīng)記者獲悉，汽車結(jié)構(gòu)性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來機會，降本提質(zhì)是國產(chǎn)功率芯片尤其是碳化硅功率半導(dǎo)體“上車”的關(guān)鍵；三安光電用于電動車主驅(qū)的碳化硅功率半導(dǎo)體有望今年四季度正式“上車”。

　　汽車結(jié)構(gòu)性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來機會

　　有行業(yè)專家向第一財經(jīng)記者表示，一輛電動車如果前驅(qū)與后驅(qū)都用功率半導(dǎo)體，功率半導(dǎo)體約占電機控制器的成本50%。奇瑞汽車研發(fā)總院芯片規(guī)劃總監(jiān)郭宇輝告訴第一財經(jīng)記者，功率半導(dǎo)體，包括IGBT、碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體；業(yè)內(nèi)共識是，20萬元以內(nèi)的電動車用IGBT，20萬元以上的電動車用碳化硅功率半導(dǎo)體；碳化硅功率半導(dǎo)體損耗小、耐高壓、耐高溫，是功率半導(dǎo)體的未來發(fā)展方向之一。

　　郭宇輝說，目前汽車業(yè)仍結(jié)構(gòu)性缺芯，比如，電源類、控制類、通信類、計算類、功率類的芯片均緊缺。像碳化硅芯片項目投資建設(shè)期需18-24個月，去年有許多碳化硅項目的投資，要2025年才會釋放產(chǎn)能，預(yù)計2025年碳化硅功率半導(dǎo)體的緊缺狀況才會得到緩解。

　　今年，奇瑞汽車在功率半導(dǎo)體方面，會盡力保障供應(yīng)鏈安全，國產(chǎn)化是解決缺芯風(fēng)險的辦法之一。郭宇輝說，目前，國內(nèi)的碳化硅供應(yīng)商，還沒有大規(guī)模供應(yīng)車規(guī)產(chǎn)品。加工硅要1500°C，加工碳化硅要2500°C；硅基襯底制作時間是兩三天，碳化硅襯底制作時間是兩三周。碳化硅器件的工藝要求高，所以成本約是硅基器件的數(shù)倍?，F(xiàn)在，碳化硅功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，良率不是很高，成本較高，未來成本一定要降下來。

　　作為國內(nèi)主要的碳化硅供應(yīng)商之一，三安半導(dǎo)體投資160億元的長沙碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈工廠，2021年6月一期工程投產(chǎn)，6英寸碳化硅晶圓產(chǎn)能爬坡至15000片/月，二期工程預(yù)計2023年完工，達產(chǎn)后年產(chǎn)能50萬片6英寸碳化硅晶圓。三安半導(dǎo)體銷售副總經(jīng)理張真榕向第一財經(jīng)記者表示，三安將抓住2024年、2025年汽車業(yè)結(jié)構(gòu)性缺芯的機會，加快推進國產(chǎn)碳化硅“上車”進程，三安用于主驅(qū)的碳化硅功率半導(dǎo)體有望2023年四季度正式“上車”。

　　國內(nèi)另一家碳化硅器件提供商泰科天潤的相關(guān)負(fù)責(zé)人也說，“上車”是功率半導(dǎo)體企業(yè)想努力達成的目標(biāo)。中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會的成立，將為車用功率半導(dǎo)體的國產(chǎn)化創(chuàng)造更好條件，希望同行共同努力，也希望得到整車廠更多支持。

　　降低成本是國產(chǎn)碳化硅器件上車關(guān)鍵

　　一汽研發(fā)總院功率電子開發(fā)部部長趙永強說，傳統(tǒng)汽車時代，新車開發(fā)要45個月；數(shù)字化時代，新車開發(fā)要18-24個月，因此芯片、模塊、電驅(qū)、整車開發(fā)需要同步進行，需要整車廠與半導(dǎo)體廠深度協(xié)同。“SiC處于汽車應(yīng)用的起步階段，需不斷提升SiC功率器件的生產(chǎn)制造良品率，滿足車規(guī)級量產(chǎn)質(zhì)量要求；SiC應(yīng)用于車輛屬于系統(tǒng)工程，需要整車、零部件、原材料生產(chǎn)企業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈共同合作?！彼粲酰袊囃薪o國產(chǎn)半導(dǎo)體試錯中改進的機會。

　　據(jù)行業(yè)跟蹤數(shù)據(jù)，國外Wolfspeed、英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體和羅姆等在碳化硅芯片方面占據(jù)優(yōu)勢，國產(chǎn)SiC芯片在整車上應(yīng)用的規(guī)模較小且產(chǎn)業(yè)鏈仍不成熟；國內(nèi)嘉興斯達、中車微電子、比亞迪微電子、三安半導(dǎo)體等半導(dǎo)體企業(yè)，在SiC模塊封裝方面開始形成規(guī)模，量產(chǎn)推廣速度加快。SiC模塊的成本有望在2025年降到同規(guī)格IGBT的1.5~2倍，采用SiC技術(shù)的汽車電機控制器的占比將逐步增加。

　　如何降低成本、穩(wěn)定質(zhì)量，是國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體在車上大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。張真榕說，碳化硅襯底目前占碳化硅芯片成本的約60%，因此降低襯底成本是重點。而現(xiàn)在碳化硅襯底的生產(chǎn)工藝還有三個瓶頸：一是晶體質(zhì)量，二是長晶效率，三是切磨拋的損耗，這是行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)都在努力攻克的難關(guān)。隨著產(chǎn)業(yè)化推進和產(chǎn)學(xué)研合作，未來有很大降本空間。

　　“從三安光電自身的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗看，LED芯片比20年前降價了95%。碳化硅芯片預(yù)計每年成本也會下降5-8個百分點。”張真榕說，主要方法，一是通過技術(shù)創(chuàng)新，提高效率和良率；二是規(guī)?；a(chǎn)；三是設(shè)備、材料國產(chǎn)化。如，碳化硅晶錠在長晶爐里15-20天長3.5厘米，如果長5厘米，效率將更高。目前，長晶爐等設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化。“未來三到五年窗口期，會給國內(nèi)裝備提供平等機會。”

　　行業(yè)呼喚標(biāo)準(zhǔn)完善以及避免盲目投資

　　博世中國執(zhí)行副總裁徐大全說，博世是汽車碳化硅器件的生產(chǎn)商、需求商，現(xiàn)在問題是未來兩三年產(chǎn)能嚴(yán)重不足，國際大芯片企業(yè)都在投資，更多投資在國外。中國是全球最大的新能源汽車市場，博世也在尋找合作伙伴，在中國市場布局，形成一定的戰(zhàn)略合作關(guān)系。功率半導(dǎo)體分會的成立，搭建了生產(chǎn)制造商與各界溝通的平臺，因為碳化硅項目投資巨大、回報周期較長，需要政策支持、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、避免盲目擴張。“如果建太多廠，中間一定會有浪費。建議政府把相關(guān)投資控制在一定數(shù)量，否則大家全面開花，未來會自己把自己打敗。”

　　對于碳化硅的缺口，張真榕也援引公開數(shù)據(jù)說，2025年全世界2000萬輛新能源汽車，如果B級以上車型15%-30%使用碳化硅功率半導(dǎo)體，那么碳化硅的缺口預(yù)計將達到150萬-300萬片6英寸晶圓。大家沖著這個缺口，拼命擴產(chǎn)。但是，國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體真正有效產(chǎn)出、達到車規(guī)級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不多，中低端的碳化硅功率半導(dǎo)體存在產(chǎn)能過剩的風(fēng)險。

　　在避免盲目擴張的呼聲之外，盡快完善汽車功率半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)，也是業(yè)界熱切期盼的。士蘭微功率模塊業(yè)務(wù)相關(guān)負(fù)責(zé)人說，現(xiàn)在每家車廠需要的功率器件“百花齊放”，讓供應(yīng)商的研發(fā)力量不能集中，能否讓汽車功率芯片、封裝的標(biāo)準(zhǔn)趨同，有利于集中精力辦大事。

　　比亞迪汽車副總工程師劉源說，希望國內(nèi)對汽車功率芯片有檢測、驗證的完整體系，比亞迪將參與標(biāo)準(zhǔn)制定，一起把國內(nèi)功率芯片用在車上，打造具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生態(tài)鏈?！敖ㄗh‘分會’成立后，一是打通材料、設(shè)備等產(chǎn)業(yè)鏈，二是明確標(biāo)準(zhǔn)制訂路線圖，逐步把汽車功率半導(dǎo)體的團體標(biāo)準(zhǔn)，推進為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，再到國家標(biāo)準(zhǔn)?！彼惯_半導(dǎo)體相關(guān)人士也說。

　　中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會的理事長董揚表示，成立功率半導(dǎo)體分會就是為了建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)，打通標(biāo)準(zhǔn)制訂、檢測認(rèn)證等各個環(huán)節(jié)，相信中國汽車功率半導(dǎo)體行業(yè)將會迎來大發(fā)展的機會。