汽車(chē)結構性缺芯 國產(chǎn)碳化硅功率半導體有望四季度“上車(chē)”

4月7日，中國汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟功率半導體分會(huì )在長(cháng)沙成立，將加快汽車(chē)功率芯片的國產(chǎn)化。在成立大會(huì )暨汽車(chē)功率芯片發(fā)展研討會(huì )期間，第一財經(jīng)記者獲悉，汽車(chē)結構性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來(lái)機會(huì )，降本提質(zhì)是國產(chǎn)功率芯片尤其是碳化硅功率半導體“上車(chē)”的關(guān)鍵；三安光電用于電動(dòng)車(chē)主驅的碳化硅功率半導體有望今年四季度正式“上車(chē)”。

　　汽車(chē)結構性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來(lái)機會(huì )

　　有行業(yè)專(zhuān)家向第一財經(jīng)記者表示，一輛電動(dòng)車(chē)如果前驅與后驅都用功率半導體，功率半導體約占電機控制器的成本50%。奇瑞汽車(chē)研發(fā)總院芯片規劃總監郭宇輝告訴第一財經(jīng)記者，功率半導體，包括IGBT、碳化硅(SiC)功率半導體；業(yè)內共識是，20萬(wàn)元以?xún)鹊碾妱?dòng)車(chē)用IGBT，20萬(wàn)元以上的電動(dòng)車(chē)用碳化硅功率半導體；碳化硅功率半導體損耗小、耐高壓、耐高溫，是功率半導體的未來(lái)發(fā)展方向之一。

　　郭宇輝說(shuō)，目前汽車(chē)業(yè)仍結構性缺芯，比如，電源類(lèi)、控制類(lèi)、通信類(lèi)、計算類(lèi)、功率類(lèi)的芯片均緊缺。像碳化硅芯片項目投資建設期需18-24個(gè)月，去年有許多碳化硅項目的投資，要2025年才會(huì )釋放產(chǎn)能，預計2025年碳化硅功率半導體的緊缺狀況才會(huì )得到緩解。

　　今年，奇瑞汽車(chē)在功率半導體方面，會(huì )盡力保障供應鏈安全，國產(chǎn)化是解決缺芯風(fēng)險的辦法之一。郭宇輝說(shuō)，目前，國內的碳化硅供應商，還沒(méi)有大規模供應車(chē)規產(chǎn)品。加工硅要1500°C，加工碳化硅要2500°C；硅基襯底制作時(shí)間是兩三天，碳化硅襯底制作時(shí)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倍?，F在，碳化硅功率半導體的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，良率不是很高，成本較高，未來(lái)成本一定要降下來(lái)。

　　作為國內主要的碳化硅供應商之一，三安半導體投資160億元的長(cháng)沙碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈工廠(chǎng)，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，二期工程預計2023年完工，達產(chǎn)后年產(chǎn)能50萬(wàn)片6英寸碳化硅晶圓。三安半導體銷(xiāo)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(chē)業(yè)結構性缺芯的機會(huì )，加快推進(jìn)國產(chǎn)碳化硅“上車(chē)”進(jìn)程，三安用于主驅的碳化硅功率半導體有望2023年四季度正式“上車(chē)”。

　　國內另一家碳化硅器件提供商泰科天潤的相關(guān)負責人也說(shuō)，“上車(chē)”是功率半導體企業(yè)想努力達成的目標。中國汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟功率半導體分會(huì )的成立，將為車(chē)用功率半導體的國產(chǎn)化創(chuàng )造更好條件，希望同行共同努力，也希望得到整車(chē)廠(chǎng)更多支持。

　　降低成本是國產(chǎn)碳化硅器件上車(chē)關(guān)鍵

　　一汽研發(fā)總院功率電子開(kāi)發(fā)部部長(cháng)趙永強說(shuō)，傳統汽車(chē)時(shí)代，新車(chē)開(kāi)發(fā)要45個(gè)月；數字化時(shí)代，新車(chē)開(kāi)發(fā)要18-24個(gè)月，因此芯片、模塊、電驅、整車(chē)開(kāi)發(fā)需要同步進(jìn)行，需要整車(chē)廠(chǎng)與半導體廠(chǎng)深度協(xié)同?！癝iC處于汽車(chē)應用的起步階段，需不斷提升SiC功率器件的生產(chǎn)制造良品率，滿(mǎn)足車(chē)規級量產(chǎn)質(zhì)量要求；SiC應用于車(chē)輛屬于系統工程，需要整車(chē)、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?，中國整車(chē)同行給國產(chǎn)半導體試錯中改進(jìn)的機會(huì )。

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

　　如何降低成本、穩定質(zhì)量，是國產(chǎn)碳化硅功率半導體在車(chē)上大規模應用的關(guān)鍵。張真榕說(shuō)，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(diǎn)。而現在碳化硅襯底的生產(chǎn)工藝還有三個(gè)瓶頸：一是晶體質(zhì)量，二是長(cháng)晶效率，三是切磨拋的損耗，這是行業(yè)內各家企業(yè)都在努力攻克的難關(guān)。隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)和產(chǎn)學(xué)研合作，未來(lái)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(jià)了95%。碳化硅芯片預計每年成本也會(huì )下降5-8個(gè)百分點(diǎn)?！睆堈骈耪f(shuō)，主要方法，一是通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新，提高效率和良率；二是規?；a(chǎn)；三是設備、材料國產(chǎn)化。如，碳化硅晶錠在長(cháng)晶爐里15-20天長(cháng)3.5厘米，如果長(cháng)5厘米，效率將更高。目前，長(cháng)晶爐等設備已實(shí)現國產(chǎn)化?！拔磥?lái)三到五年窗口期，會(huì )給國內裝備提供平等機會(huì )?！?/p>

　　行業(yè)呼喚標準完善以及避免盲目投資

　　博世中國執行副總裁徐大全說(shuō)，博世是汽車(chē)碳化硅器件的生產(chǎn)商、需求商，現在問(wèn)題是未來(lái)兩三年產(chǎn)能?chē)乐夭蛔?，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(chē)市場(chǎng)，博世也在尋找合作伙伴，在中國市場(chǎng)布局，形成一定的戰略合作關(guān)系。功率半導體分會(huì )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(cháng)，需要政策支持、標準統一、避免盲目擴張?！叭绻ㄌ鄰S(chǎng)，中間一定會(huì )有浪費。建議政府把相關(guān)投資控制在一定數量，否則大家全面開(kāi)花，未來(lái)會(huì )自己把自己打敗?！?/p>

　　對于碳化硅的缺口，張真榕也援引公開(kāi)數據說(shuō)，2025年全世界2000萬(wàn)輛新能源汽車(chē)，如果B級以上車(chē)型15%-30%使用碳化硅功率半導體，那么碳化硅的缺口預計將達到150萬(wàn)-300萬(wàn)片6英寸晶圓。大家沖著(zhù)這個(gè)缺口，拼命擴產(chǎn)。但是，國產(chǎn)碳化硅功率半導體真正有效產(chǎn)出、達到車(chē)規級質(zhì)量標準的不多，中低端的碳化硅功率半導體存在產(chǎn)能過(guò)剩的風(fēng)險。

　　在避免盲目擴張的呼聲之外，盡快完善汽車(chē)功率半導體的標準，也是業(yè)界熱切期盼的。士蘭微功率模塊業(yè)務(wù)相關(guān)負責人說(shuō)，現在每家車(chē)廠(chǎng)需要的功率器件“百花齊放”，讓供應商的研發(fā)力量不能集中，能否讓汽車(chē)功率芯片、封裝的標準趨同，有利于集中精力辦大事。

　　比亞迪汽車(chē)副總工程師劉源說(shuō)，希望國內對汽車(chē)功率芯片有檢測、驗證的完整體系，比亞迪將參與標準制定，一起把國內功率芯片用在車(chē)上，打造具有自主知識產(chǎn)權的生態(tài)鏈?！敖ㄗh‘分會(huì )’成立后，一是打通材料、設備等產(chǎn)業(yè)鏈，二是明確標準制訂路線(xiàn)圖，逐步把汽車(chē)功率半導體的團體標準，推進(jìn)為行業(yè)標準，再到國家標準?！彼惯_半導體相關(guān)人士也說(shuō)。

　　中國汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟功率半導體分會(huì )的理事長(cháng)董揚表示，成立功率半導體分會(huì )就是為了建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)，打通標準制訂、檢測認證等各個(gè)環(huán)節，相信中國汽車(chē)功率半導體行業(yè)將會(huì )迎來(lái)大發(fā)展的機會(huì )。