碳化硅大规模上车仍需降本增效

宣布时间：2023-04-12 00:03来源：中国电子报、电子信息工业网

记者从4月7日举行的中国汽车芯片工业立异战略联盟功率半导体分会建立大会上了解到，功率半导体有望率先成为中国半导体在国际上领先的领域。上下游协同，跨领域、跨行业紧密相助，汽车电动化的门路才华更顺畅。

中国汽车芯片工业立异战略联盟功率半导体分会建立大会现场

汽车功率半导体需求旺盛

新能源汽车是全球汽车工业转型升级的主要偏向。2022年是全球新能源汽车工业生长具有标记性意义的一年，年销量首次突破1000万辆，同比增长63.6%。芯片是新能源汽车不可或缺的要害器件，已经成为影响汽车工业生长的要害性因素。随着新一轮科技革命和工业厘革的兴起，汽车的智能化、网联化、电动化加速演进，新能源汽车、智能网联汽车工业的蓬勃生长，芯片在汽车当中的重要性日益提升，需求坚持稳步上升。数据显示，2022年，全球汽车半导体市场总额抵达530亿美元。预计2027年，汽车半导体市场将抵达2000亿美元。2022年到2027年，年复合增长率将坚持在30%以上。

功率半导体是整个汽车芯片几大类产品中很是重要的一环，广泛用于转换器、充电器、逆变器等实现能量交换的要害零部件中。在纯电动车型中，功率半导体使用量大幅提升，占比抵达55％。

目前，国际领先汽车企业的功率半导体产品已从标准品应用步入到定制品开发，通过定制化实现产品差别化竞争；海内汽车企业功率半导体产品虽仍以标准品应用为主，但也逐步启动定制化开发，技术追赶国际竞企与竞品。2021年投产的湖南三安长沙项目，业务涵盖碳化硅衬底质料、外延片、晶圆生产及封装测试等环节，是海内第一条、全球第三条碳化硅笔直整合工业链。湖南三安半导体销售副总经理张真榕在接受记者采访时体现：“我们的车规级碳化硅MOSFET产品正配合多家车企做流片设计及测试并取得重大突破。”

湖南三安半导体工业园拥有全球第三条、我国首条碳化硅全工业链笔直整合生产线

碳化硅导入新能源汽车电驱系统

近年来，碳化硅上车的呼声越来越高，许多车企开始在电驱系统中导入碳化硅（SiC）技术。碳化硅半导体宽禁带、高导热率、高击穿场强、高饱和电子迁移率的物理特性，让它能耐高压、高温、高频，从而满足高效率、小型化和轻量化的场景要求。比亚迪汽车工业有限公司副总工程师刘源告诉《中国电子报》记者，SiC功率半导体应用于新能源车，可以降低损耗、减小�？樘寤亓俊⑻嵘侥芰�。预测2027年碳化硅功率器件的市场规模将凌驾100亿美元。有数据标明，2025年，全世界2000万辆的新能源汽车中，若15%~30%B级以上轿车接纳碳化硅芯片，守旧预计缺口达150万~300万片。

新能源汽车电驱系统接纳SiC，可满足电动车动力性、舒适性、经济性和800V应用的迫切需求。中国一汽研发总院院长赵永强介绍说，近两年，现代IONIQ5、奥迪e-tron GT、保时捷Taycan、保时捷Taycan、通用Ultium等车型，充电5min续航100km。今明两年，疾驰EVA将实现峰值充电功率128kW、48min由10%充至80%；保时捷Macan将实现峰值充电功率180kW、25min由5%充至80%。“再看海内，长城机甲龙限量版、北汽阿尔法S、小鹏G9、祥瑞极氪 001、比亚迪 OceanX等车型，都用上了SiC芯片。”赵永强告诉记者。

赵永强进一步体现，需求驱动牵引SiC功率�？樵诔涤昧煊蚩焖偻乒阌τ糜虢徊缴�，要求电驱系统进行SiC匹配开发。他说，基于新能源整车需求，车规SiC功率�？榉庾凹际跸蜃诺驮痈小⒏呱⑷取⒓苫⒏呖煽科蛏�，主流SiC功率芯片以Wolfspeed、ST的平面栅结构以及Rohm、Infineon的沟槽栅结构为代表，平面栅结构日趋成熟，已实现批量上车应用，沟槽栅结构可实现更高电流密度与更低导通电阻，未来批量应用前景辽阔。围绕电驱系统应用及失效模式剖析需求，功率芯片静态特性优化、动态特性优化、结终端优化与集成化是下一代车用SiC技术生长偏向，真正实现“半导体界说汽车”。

但要想真正让碳化硅大规模上车，还要进一步降本增效。张真榕体现，目前，车用碳化硅本钱居高不下，主要有晶体质量、晶体生长速度比较慢、切磨抛光带来的损耗等原因。“要想降低碳化硅本钱，技术立异是最佳手段，接纳国产设备和原质料也是手段之一。”张真榕对记者说。三安半导体投资160亿元在长沙建设碳化硅全工业链超等工厂，通过技术立异以及全工业链的笔直整合，形陈规模制造，降低本钱，更好地赋能新能源汽车工业生长。目前，湖南三安半导体一期工程已经量产，6英寸碳化硅晶圆年产能产能抵达20万片，二期工程预计2023年年底投产，6英寸碳化硅晶圆年产能将达50万片。

整车企业与芯片厂商要协同相助

中国新能源汽车已经进入全面市场拓展期，坚持了快速增长态势。数据显示，2022年中国新能源汽车产销划分完成了705.8万辆和688.7万辆，同比划分增长了96.9%和93.4%，连续8年坚持全球第一；新能源汽车新车的销量抵达汽车新车总销量的25.6%。中国新能源汽趁魅占全球销量的61.2%，提前3年完成了2025年计划目标。我国作为新能源汽车制造大国，对汽车半导体市场坚持旺盛的需求。预计到2025年，我国汽车半导体市场将抵达137亿美元。

与会多位行业专家提出，功率半导体器件由于占新能源汽车电驱动系统本钱比例较高，将成为降低整车本钱、提升国际竞竞争力的重要环节。目今，碳化硅功率半导体�？楣牡既肼室丫执�8%~10%，已经打下良好基础。要坚持我国自主功率半导体企业连续健康生长，需要从多方面同步推进：整车、总成和芯片企业需要瞄准提升功率器件国产化水平和工业链自主可控的目标，从质料、芯片、�？椤⒆艹伞⒄挡忝嫔疃认嘀氩馄�，抵达整车对焦点零部件的应用要求；行业层面要提升中国汽车芯片工业立异战略联盟半导体分会的行业影响力，加大对分会的支持力度，建立全工业链的检测认证能力，配合推进整车、零部件和芯片企业的协同相助深度。

赵永强提出要创立一批国产碳化硅芯片示范运行项目，通过具体项目，让整车厂、总成厂了解芯片企业技术水准，为功率半导体在国产新能源汽车大规模应用涤讪基础。另外，从整车厂角度看，数字化时代的到来，“半导体界说汽车”的时代也随之而来，因此，要实现整车厂与半导体企业的深度绑定。

刘源体现，中国已是全球最大的汽车消费市场，未来汽车消费需求仍将提升，且出于供应链宁静考虑，预计将更多接纳海内半导体厂商产品，这为海内汽车功率半导体厂商提供了良好的生长契机。他提出建议，第一，加大芯片上车的应用；第二，构建汽车半导体工业更具韧性的供应链的生态，和面向汽车未来技术的工业链生态的双生态战略；第三，增强芯片专业人才的步队建设，专业人才步队是芯片行业向前生长的最大推动力；第四，完善我国汽车芯片的标准和检测认证体系；第五，增强国际交流相助，汽车和半导体工业供应链长，技术集中度高，全球分工很是充分，需要各个国家优秀的企业，优势互补，配合协作。

张真榕告诉记者，芯片企业与整车厂之间隔了三层：芯片—�？椤缈氐缜档缭�，相当于芯片企业是整车企业的三级物料供应商，古板的整车是5年一代，现在的新能源电动车两年就要开发一代，因此要突破古板的供应模式，提升整车厂和芯片企业的相同交流的效率。“值得欣慰的是，我们的客户，如理想汽车等与我们已经相助了三年多，产品不绝迭代，预计今年第四季度有望在海内新能源汽车主驱上见到我们的碳化硅芯片。”张真榕说。

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