【汽车人】加速投资！中国车企发力“功率半导体” 三星正与汽车芯片合作商开发新技术

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一、【汽车人】加速投资！中国车企发力“功率半导体”

一、【汽车人】加速投资！中国车企发力“功率半导体”

汽车企业加强技术储备，投资功率半导体，不是选修课，而是必修课。文/《汽车人》齐策今年下半年，汽车芯片供应进一步缓解。全球车企还记得前两年“缺芯”的折磨，纷纷自掏腰包投入芯片产能。

在这十种芯片中，汽车常用的芯片有六种：主控芯片、MCU功能芯片、功率半导体、存储芯片、通信芯片和其他芯片(主要是传感器芯片)。目前车企还是能拿到不少投资的，主要是功率半导体，控制芯片(MCU和MPU等。)和计算芯片。这两年的供应问题主要是这三类。功率半导体的快速发展

而高计算能力芯片(GPU、CPU、车载Soc)是高科技芯片，被少数大型设计公司和代工厂垄断。技术门槛比较高，车企一时很难介入。MCU芯片被高度重视，但在计算芯片发展之后，随着新一代架构的出现，MCU的重要性有所下降。

功率半导体技术发展迅速，新能源汽车行业成为功率器件增长最快的用户，并将在2025年成为绝对需求最大的用户。功率半导体是成熟工艺(90nm-300nm之间)，技术发展和生产力并不遵循摩尔定律。

对了，功率半导体和功率芯片是功率变换和电路控制的核心，虽然都是用来实现功率变换、开关和整流等功能，但概念范围不同。前者包括功率器件(如二极管、晶体管、门极晶体管等。)和电源IC(也就是电源芯片)。

电源设备包括电源管理、驱动、交流/DC(数模转换)和DC/DC(直流转换)。显然，前者既包括分立器件，也包括集成电路，后者指的是集成电路。尽管《汽车人》中的讨论集中在IGBT(绝缘栅双极晶体管)和SiC(碳化硅)上，两者都是分立器件，但它们通常被集成到一个大的混合模块中。因此，本文不再区分两者。

波士顿一家研究机构的数据显示，从价值来看，燃油车中的MCU芯片占比最高(23%)，其次是功率半导体(21%)和传感器芯片(13%)。

在纯电动汽车中，功率半导体的价值占55%，其次是MCU芯片(11%)和传感器芯片(7%)。2022年，新能源汽车单循环功率半导体价值达到458.7美元，约为传统燃油汽车的5倍。在量价齐升的推动下，功率半导体在汽车领域的市场份额逐年增加，约达160亿美元。虽然这是一两年前的数据，但可以大致了解功率半导体的重要性。

近两年来，随着电气化的深入，DC/DC模块、电机控制系统、BMS、高压电路需求大幅上升，功率半导体需求上升。在所有汽车半导体中，功率半导体占35%，全球市场年交易额超过200亿美元。这个数字还在快速上升。国内生产能力现状

目前，中国新能源汽车占全球总量的近60%，IGBT需求占43%。碳化硅市场要小得多。2023年，预计全球衬底(碳化硅晶圆，占价值的60%以上)市场规模仅为10亿美元左右，但也在快速增长。

去年，国内IGBT自给率仅为10%，这是一个巨大的差距。今年，自给率预计将迅速提高到33%。显然，跨国厂商和国内资本在三年内密集投资于此，导致国内产能过剩。碳化硅也必须走IGBT路线。从静态情况来看，美欧日占据上风。去年，70%的SiC材料来自美国公司。欧洲也有完整的SiC衬底、外延、器件和应用的产业链，而日本在SiC模块和应用的开发上处于领先地位。

目前，我国拥有完整的碳化硅产业链，在材料制备、封装、测试、应用等一些方面具有国际竞争力。《汽车人》可以预见的是，最终两者都将演绎中国奋起直追，然后占据全球50%以上产能的传统大戏。

有人认为人们熟悉的硅基芯片都是第一代半导体，砷化镓、磷化铟是第二代，碳化硅、氮化镓(击穿电压高)等宽带隙半导体是第三代半导体。第三代最大的优势是耐高温、大功率、高电压、高频、高辐射。这使其在大功率快充、大功率电机、主逆变器中发挥重要作用。

这是电动车现在拼命升级的几个能力，让碳化硅火热。如果说IGBT已经建立了坚实的现实需求，那么碳化硅的需求就代表了未来的产业生态。但后者的产能仍然受到很大限制。

目前国内碳化硅锭生产水平如下：在晶体生长炉中15-20天可生长35mm左右。国外一般水平是同时50mm。目前实验室创造的世界纪录是15天生长130mm(重复性有待验证，尚未量产)。好消息是长晶炉等设备已经国产化，未来三五年国内产能将上一个大台阶。车企加速投资。

重要且供不应求，还赚钱，所以下游资金介入上游是有原因的。汽车公司也不例外。2022年之后，2023年上半年，车企投资动力装置的热潮有增无减。事实上，这已经成为全行业的共识(一级供应商也投入巨大)。

除了保证供应(提高供应链关键环节的控制能力)，其实更多的是技术原因。几乎所有车企都认同三电的核心技术必须掌握在自己手里。现在流行的“N合一”电机，各种车载设备所需的升压，各种交流/DC和DC/DC的转换，系统集成的要求，几乎每一个控制系统都离不开功率半导体的技术掌握。不是选修课，而是车企加强技术储备，投资功率半导体的必修课。

从2021年到今年，车企纷纷投资功率半导体，成为越来越强劲的浪潮。但与电池投资类似，车企投资功率半导体有三种方式：自己孵化、合资合作、战争投资。自己孵化的典型是比亚迪。吉利、长城、奇瑞的孵化能力要晚很多。比亚迪2005年开始探索IGBT生产，2018年推出IGBT 4.0芯片，去年开始介入碳化硅生产。

吉利在2022年成立了自己的功率半导体公司。今年3月，公司成功实现了IGBT产品分流，今年的装车应该问题不大。长城筹建的功率半导体生产线正在紧锣密鼓地进行，年底前可能投产。奇瑞四年前也启动了IGBT生产链，其IGBT模块项目仍在筹备中。

车企介入是近几年的事情，更多的人选择投资一家供应商，而不是“自研自投”。已经完成碳化硅晶体管、SBD、驱动IC验证的Suncore电子成为各路资本的宠儿。2022年，展新电子先后获得SAIC、广汽、BAIC(2020年)和小鹏(其中一轮由小鹏独家投资)的多轮投资。类似的投资一年有几十个。

虽然合资和战投都成为股东，但不同的是合资要参与经营，而战投一般不介入日常经营。换句话说，与上游供应商达成合资协议，更有利于协调上下游业务，对供应链和技术的控制力更强。

2021年，中国一汽-亿玛半导体合资公司碳化硅项目投产，年产30万模块。2022年，广汽与株州CRRC时代成立合资公司，开发IGBT的工业应用。2023年6月，深蓝与斯达半导体成立合资公司。2019年早些时候，东风和CRRC成立了“智芯半导体”，开发IGBT模块。2023年，理想与三安半导体合资成立“斯科半导体”，产能仍在规划中。

这三种战略合作方式，大部分主流车企或多或少都有所涉及，几乎没有一种是完全脱离的。国内一大批功率半导体企业，如文泰科技(收购了荷兰安石半导体)、士兰威、斯达半导体等，已经获得了多家主机厂和一级供应商的支持，正在寻求国产替代工艺。功率半导体创业热潮已进入今年下半年。

与中国的品牌热情类似，跨国公司今年也集体在碳化硅上发力。仅今年上半年，大众、现代起亚、宝马、福田汽车、氪空间、威派科技都投资了安森的SiC项目。Wolfspeed、意法半导体等。还获得了多家原始设备制造商的长期供货合同。这些协议的价值超过29亿美元。

其实这只是冰山一角。SiC设备制造商在过去两年从未停止扩大生产。今年上半年，全球SiC相关项目的资本支出可能超过1000亿元人民币。对于一个年交易额10亿美元的市场来说，这预示着市场将在两年内爆发。

突破生产工艺和技术障碍后，根据历史经验，晶圆生长速度的落后会得到快速改善。中国的市场份额将从无足轻重迅速提升到全球重要地位，甚至是头号供应商。只要有巨大的需求牵引，然后打通生产技术，这种进化在历史上发生过很多次。由于中国企业在IGBT的份额迅速增加，SiC也不例外。【版权声明】本文为《汽车人》原创稿件，未经授权不得转载。

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