從特斯拉開始，車廠追著抱SiC大腿

半導體行業(yè)觀察（ID：icbank）| 來源

杜芹DQ | 作者

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自從2016年4月，特斯拉打響了SiC MOSFET的第一槍之后，SiC成為半導體廠商激烈涌進的熱門賽道，SiC也在加速進入汽車。近來，我們發(fā)現(xiàn)有越來越多的車廠陸續(xù)開始與SiC廠商簽訂合作，尤其是此次“缺芯”帶來的重擊。

他們都與哪些SiC企業(yè)合作呢？這就要看下全球SiC產業(yè)的格局。當下SiC主要由歐美日把持，美國全球獨大，全球SiC產量大部分來自于美國的Cree、Ⅱ-Ⅵ；歐洲則以SiC襯底、外延、器件為主，代表公司有英飛凌、意法半導體等；日本在設備和模塊方面較具優(yōu)勢，典型企業(yè)有羅姆、三菱電機、富士電機等。這些實力較為雄厚的SiC大廠成為車廠所依賴的對象。還包括一些Tier 1的大廠，如博世、德國大陸等，這些Tier 1廠商都紛紛推出了電驅動模塊，且部分已經(jīng)量產落地，憑借自身在機械制造領域的深厚經(jīng)驗，在電機、減速器領域的優(yōu)勢較為明顯。而國內的一些SiC企業(yè)也開始加入這個行列，漸漸分得一杯羹。

01、抱緊SiC巨頭的大腿

近日，Wolfspeed（前身為 Cree）宣布，公司已經(jīng)與通用達成了SiC供應協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，通用汽車打算在其基于 Ultium Drive 的下一代電動汽車中轉向更節(jié)能的碳化硅電力電子設備。作為協(xié)議的一部分，通用汽車將參與Wolfspeed供應保證計劃 (WS AoSP)，旨在為電動汽車生產提供國內、可持續(xù)和可擴展的材料。協(xié)議指出，通用所需的碳化硅功率器件解決方案將在國內采購，在 Wolfspeed 位于紐約馬西的新莫霍克谷工廠生產。

而在此之前，2019年5月，Cree 宣布就被大眾選為“未來汽車供應軌跡”的碳化硅合作伙伴；此外，英飛凌也是大眾FAST項目戰(zhàn)略合作伙伴，他們的合作點集中在大眾MEB電力驅動控制解決方案中的功率模塊。

據(jù)悉Wolfspeed已經(jīng)在多個行業(yè)達成了總額超過 13 億美元的多年長期材料協(xié)議，憑借總額超過 150 億美元的器件管道（pipeline），以及比之前的設施計劃大 30 倍的產能增加。Wolfspeed正在推進多個產業(yè)從Si到SiC的重要轉型。

Wolfspeed這個名字是Cree最近修改的，在過去六年中它是該公司的碳化硅材料品牌，Wolfspeed 的名字“既體現(xiàn)了狼的高貴品質——領導力、智慧和耐力——以及速度，其特點是公司創(chuàng)新和運營的速度……”。Cree這幾年陸續(xù)剝離了三分之二的業(yè)務，將重心放在了SiC技術和生產上。

據(jù)Wolfspeed 晶圓廠運營高級副總裁 Rex Felton 表示，"無論何時你與三大汽車制造商達成任何部分的協(xié)議，這種承諾都代表著一大步，" Felton稱。“這證明了該行業(yè)致力于提供非常創(chuàng)新的電氣化解決方案，而碳化硅是實現(xiàn)這一目標的核心。”“我們已經(jīng)在用汽車產品填充工廠的產能道路上走得很好，但這對于完全填滿它，我們還有很長的路要走，”Felton 說。“而且我認為肯定會引起更多行業(yè)參與者對我們碳化硅解決方案的關注。”

據(jù)悉，碳化硅功率器件解決方案將在Wolfspeed 位于紐約馬西的具有200 毫米能力的莫霍克谷工廠生產，這是世界上最大的碳化硅制造工廠。這個最先進的工廠將于 2022 年初啟動。

再往前追溯，從1980年代起，豐田旗下的豐田中央研究所就開始和電裝共同推進SiC的研究，2007年豐田開始參與到開發(fā)中。去年4月，電裝和豐田合資成立MIRISE，進行下一代先進車載半導體的研究和開發(fā)。

豐田認為，影響混合動力車燃效的各因素中，大約20％的電力損耗是功率半導體造成的。因此，功率半導體的高效率化是提高燃效的關鍵技術之一。自主開發(fā)功率半導體，提高車輛的效率，非常必要。這幾年，豐田也正在將主要電子元件業(yè)務轉移到電裝。此舉足以顯示出他們對車載半導體的重視。

2018年3月，上汽和英飛凌成立合資企業(yè)上汽英飛凌汽車功率半導體（上海）有限公司；此后也有外媒報道，上汽正在探索如何確保其碳化硅芯片供應途徑，包括與零組件制造商組建合資企業(yè)。

2019年9月，意法半導體（STMicroelectronics）被選中為即將上市的電動汽車中的雷諾-日產-三菱（聯(lián)盟）提供高效碳化硅（SiC）電力電子設備，用于車載充電器（OBC）。作為雷諾-日產-三菱選擇的SiC技術合作伙伴，ST將提供設計支持，以幫助最大化OBC性能和可靠性。

2021年6月，雷諾集團和意法半導體又宣布，雙方達成了戰(zhàn)略合作，意法半導體將確保在2026-2030年滿足雷諾的寬禁帶（第三代半導體）器件產量需求。同時，雙方還將合作開發(fā)高效、尺寸合適的SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）技術和產品，以提高電動和混動汽車的功率性能。

2021年8月，羅姆透露，已與中國汽車大型企業(yè)吉利汽車在節(jié)能性高的新一代半導體領域展開技術合作。據(jù)稱，吉利將在目前處于開發(fā)階段的純電動汽車（EV）的核心系統(tǒng)中采用羅姆生產的新一代半導體，另外雙方今后還將在該領域推進共同開發(fā)。早在2020年2月，日本電動汽車企業(yè)GLM 宣布，與羅姆開發(fā)碳化硅800V系統(tǒng)。本田汽車公司、日產汽車公司也均和羅姆公司就HEV／EV應用SiC半導體技術進行了多年的合作研究。

02、Tier 1廠商也成為香餑餑

而除了這些傳統(tǒng)的SiC巨頭，汽車Tier 1廠商也成為車企的合作對象。譬如博世于2019年10月在德國正式宣布其開始碳化硅相關業(yè)務，生產基地位于德國羅伊特林根，主要來生產碳化硅的晶圓以及MOSFET。德國大陸集團子公司Vitesco Technologies（緯湃）在電控領域、電子領域有很多產品都是市場份額前三。

2021年3月25日，德國緯湃宣布，獲得現(xiàn)代汽車一份訂單，價值“數(shù)億歐元（超過7億人民幣）”，將為現(xiàn)代提供800V碳化硅逆變器。據(jù)該公司介紹，這是該技術首次“大量”成為主流，與傳統(tǒng)的400v系統(tǒng)相比，它提高了效率、充電功率和充電時間(大多數(shù)情況下僅為20分鐘)。如果這種向更高電壓系統(tǒng)的轉變成功，我們可能很快就會看到更多制造商逐漸轉向 800 V 標稱電壓。

緯湃科技首選羅姆半導體作為碳化硅(SiC)功率器件合作伙伴，緯湃科技計劃從2025年開始量產首臺碳化硅逆變器，屆時市場對碳化硅解決方案的需求預計大幅提升。

2021年4月21日，江淮汽車與博世簽訂了碳化硅逆變器等方面戰(zhàn)略協(xié)議。雙方就400V和800V電驅系統(tǒng)、碳化硅逆變器和電驅橋全方面開展交流合作。針對400V高速單減系統(tǒng)匹配純電輕卡項目在2021年雙方共同開發(fā)協(xié)作，爭取2021年年底具備小批量投放市場條件。

博世從1970年開始就已經(jīng)在做半導體相關的產品。在汽車領域，從最初的ASICS，到傳感器再到功率半導體，以及到最新的碳化硅的功率半導體，博世正在逐漸壯大自己，此次缺芯，博世也深感危機，投資10億歐元自建12英寸晶圓廠，主要生產專用集成電路（ASICs）和功率半導體產品，工藝節(jié)點主要在65nm。

03、國產SiC廠商嶄露頭角

面對如此龐大的需求，在國內車企的大力支持和勇敢試錯的情況下，國內SiC廠商也被推上了潮頭。

2016年12月，北汽新能源與中車時代簽署戰(zhàn)略協(xié)議，重點圍繞IGBT模塊、碳化硅等技術進行合作。目前中車時代電氣域建有6英寸SiC（碳化硅）的產業(yè)化基地，據(jù)《湖南日報》報道，中車時代電氣擁有目前國際SiC（碳化硅）芯片生產線的最高標準。

2020年9月29日，三安集成與金龍新能源簽署戰(zhàn)略協(xié)議，共同推進碳化硅功率器件在新能源客車電機控制器、輔驅控制器的樣機試制以及批量應用。今年6月23日，三安光電宣布總投資160億元的湖南三安半導體基地一期項目正式點亮投產，將打造國內首條、全球第三條碳化硅垂直整合產業(yè)鏈。據(jù)悉，該產線可月產3萬片6英寸碳化硅晶圓。

2020年11月18日，精進電動發(fā)布了車用碳化硅控制器，并透露獲得了大眾TRATON的批量訂單；其自主研發(fā)的碳化硅（SiC）控制器具有高開關頻率，高效率，高功率密度等優(yōu)點。并采用精進電動的最新輔助電源系統(tǒng)專利技術。此功能可確保在24V低壓丟失時車輛安全行駛。該產品適用于中、高電壓等級的乘用車、商用車以及物流車等。

另外，據(jù)基本半導體總經(jīng)理和巍巍在2020年透露，他們和一汽、北汽、華域、藍海華騰進行合作。其車規(guī)級碳化硅模塊在2019年第四季度已開始上車測試；2021年，廣東芯聚能半導體有限公司總裁周曉陽表示，國產新能源車開始引入碳化硅MOSFET到主驅上，反應良好。

04、結語

很顯然，現(xiàn)在碳化硅已經(jīng)成為了國內外車廠的布局重點，相信未來會有很多車企將加強與SiC廠商的合作，例如小鵬汽車希望與產業(yè)鏈合作伙伴，共同推進碳化硅在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的標準化；理想汽車創(chuàng)始人、董事長兼CEO李想曾表示，碳化硅電驅系統(tǒng)是理想汽車高壓純電平臺的四個核心技術之一。在新能源車爆火的今天，碳化硅已經(jīng)徹底被推向了技術浪潮的巔峰。

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責任編輯：Rex_08