车规功率半导体的争夺战

来源:爱集微 #新能源汽车# #电动汽车# #功率半导体# #碳化硅#
3.9w

(文/王丽英)汽车缺芯,功率半导体尤甚。

自疫情以来,半导体领域出现缺芯状况,这其中,汽车芯片缺货尤为严重。进入2022年,消费电子领域的缺芯得到缓解,甚至出现库存积压现象。但汽车芯片仍一如既往供应紧张,尤其是车规功率半导体,交货期一再延长,甚至长达15个月。

同时,电动汽车对续航、快充的不断追求,推动其动力平台从400V向800V甚至更高压迁移,SiC器件上车呼声渐起。

面对车规功率半导体的需求增长,器件芯片厂商、整车企业纷纷加大投入和布局,车规功率半导体争夺战也由此而发。

缺芯依然,传统功率半导体厂商扩产保供

从爆发汽车缺芯以来,车规功率半导体就持续供应紧张。

去年5月,安森美、英飞凌等IGBT国际大厂就传出订单已饱和的消息,当时安森美深圳厂人士透露,“车用IGBT订单已满,不再承接新的订单”。国内IGBT厂商士兰微和华润微相关人士也表示,由于汽车和光伏需求增加明显,IGBT订单增长太快,做不过来。

进入2022年下半年,消费类电子芯片出现库存积压,终端厂商频现砍单现象。但汽车功率半导体依然供不应求,安森美及英飞凌车规MOSFET等部分功率半导体产品价格持续高位。

美国芯片供应链管理厂商Sourcengine调查,截至2022年11月,功率半导体的交货时间已从2021年5月底的31-51周延长至39-64周(9-15月)。

AutoForecast Solutions的数据显示,由于汽车芯片短缺,2021年全球累计减产1020万辆汽车,中国约减产198万辆汽车。德国汽车工业协会认为持续的芯片短缺将在未来一段时间内继续影响汽车生产,到2026年,全球产量预计将下降五分之一,相当于大约1800万辆汽车。

为了应对汽车缺芯,尤其是功率半导体的持续紧张状况,国内大厂都在加码扩产。

在车规功率半导体领域颇具实力的比亚迪,显然看到了未来市场需求所带来的巨大供应不足。为了扩建产能,比亚迪去年主动终止了比亚迪半导体的上市申请,其公告中称,为了扩大晶圆产能,在审期间已投资实施济南功率半导体产能建设项目。据官方介绍,该8英寸高功率芯片制造项目今年1月已投入生产,产能爬坡情况良好,预计在未来1年左右,将达到36万片的计划年产能,届时,将大大缓解新能源汽车高功率芯片紧缺的状况。

时代电气也在积极扩产以应对供应缺口。据悉,目前时代电气的二期产能已接近24万片,公司计划投资58.26亿元建设宜兴项目,达产后可新增年产36万片8英寸中低压组件基材的生产能力。

士兰微也定增募资用于年产36万片12英寸芯片生产线项目以及汽车半导体封装项目,其中,晶圆产线项目达产后将新增年产12万片FS-IGBT、12万片T-DPMOSFET、12万片SGT-MOSFET功率芯片产能,封装项目(一期)达产后将形成年产720万块汽车级功率模块的产能。

尽管头部大厂已在扩建产能,但在业内分析人士看来,由于新建产线周期较长(2年左右),且产能提升也需要一定时间,再加上车规产品认证时间长,这些新建产能或在2024年后才能开始缓解目前车企的功率半导体需求。

未雨绸缪,整车企业纷纷布局碳化硅未来供应

碳化硅功率器件在电动汽车领域可用于主驱逆变器、车载充电系统、电源转换系统(车载DC/DC)和充电桩等,其高频、耐高压、耐高温的优点,能够帮助电动汽车实现更高效率,增加续航。

作为行业先锋,特斯拉率先在Model3中引入碳化硅器件,让这一优势得以具体呈现。据悉,用碳化硅MOSFET取代硅基IGBT,特斯拉的逆变器效率从Model S的82%提升到Model3的90%,并降低了传导和开关损耗,实现了整车续航和动力性能的明显提升。

与此同时,随着汽车动力平台从400V向800V升级,天生具有高压优势的碳化硅更加得到车企青睐。比亚迪、蔚来、小鹏、丰田、雷克萨斯等已在部分车型中采用碳化硅技术,理想、东风、吉利、本田、福特、大众等国内外众多车企已开展碳化硅上车推进布局。

据Yole预测,2025年新能源汽车市场SiC功率半导体规模将达到15.53亿美元,2019-2025年均复合增长率38%。

但时下,由于材料外延生长缓慢导致的产能不足以及晶圆良率问题,碳化硅器件价格仍较高,约是硅基IGBT的3-5倍,且供应不足,让车企使用碳化硅面临重重挑战。就连开创碳化硅上车先河的特斯拉最近也表示,因为价格昂贵,将在下一代汽车动力平台中减少75%的碳化硅用量。

一位元器件分销人士告诉集微网,现在碳化硅刚刚进入汽车市场,还没有办法享受到规模效应,由于产能扩充需要较长时间,价格高位、供应吃紧的状况估计还要持续相当长的时间。

面对碳化硅器件在新能源汽车领域的巨大应用前景,整车企业纷纷抢先布局,与碳化硅头龙企业开展合作,预定未来的产品供应。

去年11月,欧洲汽车制造商Stellantis与英飞凌签署非约束性谅解备忘录,将获得英飞凌为期多年的碳化硅半导体供应;今年1月,梅赛德斯-奔驰与Wolfspeed宣布达成合作,梅赛德斯-奔驰部分汽车的新一代动力总成系统将采用Wolfspeed的碳化硅产品;最近,宝马集团与安森美签署长期供货协议,将采购安森美的EliteSiC 750 V碳化硅模块用于其下一代400V平台电动汽车中。

国内车企也不甘落后,比亚迪投资天科合达,小鹏汽车投资瞻芯电子,吉利汽车与日本罗姆开展碳化硅领域合作,上汽集团与英飞凌合作,吉利、广汽埃安与芯聚能展开合作等。

而从碳化硅供应商来看,目前,占据全球约90%市场份额的头部供应商ST、英飞凌、Wolfspeed、罗姆、安森美等,最近几年都在加大投入,相继推出SiC器件扩产计划。

国内厂商也在行动。去年7月,士兰微启动“SiC(碳化硅)功率器件生产线建设项目”,计划投资15亿元,建设一条6英寸SiC功率器件生产线,年产能14.4万片;中车时代电气投资4.6亿对原有SiC产线进行产能提升;天岳先进投资25亿元扩产6英寸导电型碳化硅衬底材料;露笑科技定增募资25.67亿元用于大尺寸碳化硅衬底片等项目。

汽车电动化大时代,功率半导体将迎来“第二增长曲线”。面对这一增量市场,无论是整车企业,还是器件供应商,早做布局,方能谋得一席之地。

责编: 张轶群
来源:爱集微 #新能源汽车# #电动汽车# #功率半导体# #碳化硅#
THE END

*此内容为集微网原创,著作权归集微网所有,爱集微,爱原创

关闭
加载

PDF 加载中...