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汽車缺芯,功率半導(dǎo)體尤甚
自疫情以來,半導(dǎo)體領(lǐng)域出現(xiàn)缺芯狀況,這其中,汽車芯片缺貨尤為嚴(yán)重。進(jìn)入2022年,消費電子領(lǐng)域的缺芯得到緩解,甚至出現(xiàn)庫存積壓現(xiàn)象。但汽車芯片仍一如既往供應(yīng)緊張,尤其是車規(guī)功率半導(dǎo)體,交貨期一再延長,甚至長達(dá)15個月。
同時,電動汽車對續(xù)航、快充的不斷追求,推動其動力平臺從400V向800V甚至更高壓遷移,SiC器件上車呼聲漸起。
面對車規(guī)功率半導(dǎo)體的需求增長,器件芯片廠商、整車企業(yè)紛紛加大投入和布局,車規(guī)功率半導(dǎo)體爭奪戰(zhàn)也由此而發(fā)。
缺芯依然,傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體廠商擴(kuò)產(chǎn)保供
從爆發(fā)汽車缺芯以來,車規(guī)功率半導(dǎo)體就持續(xù)供應(yīng)緊張。
去年5月,安森美、英飛凌等IGBT國際大廠就傳出訂單已飽和的消息,當(dāng)時安森美深圳廠人士透露,“車用IGBT訂單已滿,不再承接新的訂單”。國內(nèi)IGBT廠商士蘭微和華潤微相關(guān)人士也表示,由于汽車和光伏需求增加明顯,IGBT訂單增長太快,做不過來。
進(jìn)入2022年下半年,消費類電子芯片出現(xiàn)庫存積壓,終端廠商頻現(xiàn)砍單現(xiàn)象。但汽車功率半導(dǎo)體依然供不應(yīng)求,安森美及英飛凌車規(guī)MOSFET等部分功率半導(dǎo)體產(chǎn)品價格持續(xù)高位。
美國芯片供應(yīng)鏈管理廠商Sourcengine調(diào)查,截至2022年11月,功率半導(dǎo)體的交貨時間已從2021年5月底的31-51周延長至39-64周(9-15月)。
AutoForecast Solutions的數(shù)據(jù)顯示,由于汽車芯片短缺,2021年全球累計減產(chǎn)1020萬輛汽車,中國約減產(chǎn)198萬輛汽車。德國汽車工業(yè)協(xié)會認(rèn)為持續(xù)的芯片短缺將在未來一段時間內(nèi)繼續(xù)影響汽車生產(chǎn),到2026年,全球產(chǎn)量預(yù)計將下降五分之一,相當(dāng)于大約1800萬輛汽車。
為了應(yīng)對汽車缺芯,尤其是功率半導(dǎo)體的持續(xù)緊張狀況,國內(nèi)大廠都在加碼擴(kuò)產(chǎn)。
在車規(guī)功率半導(dǎo)體領(lǐng)域頗具實力的比亞迪,顯然看到了未來市場需求所帶來的巨大供應(yīng)不足。為了擴(kuò)建產(chǎn)能,比亞迪去年主動終止了比亞迪半導(dǎo)體的上市申請,其公告中稱,為了擴(kuò)大晶圓產(chǎn)能,在審期間已投資實施濟(jì)南功率半導(dǎo)體產(chǎn)能建設(shè)項目。據(jù)官方介紹,該8英寸高功率芯片制造項目今年1月已投入生產(chǎn),產(chǎn)能爬坡情況良好,預(yù)計在未來1年左右,將達(dá)到36萬片的計劃年產(chǎn)能,屆時,將大大緩解新能源汽車高功率芯片緊缺的狀況。
時代電氣也在積極擴(kuò)產(chǎn)以應(yīng)對供應(yīng)缺口。據(jù)悉,目前時代電氣的二期產(chǎn)能已接近24萬片,公司計劃投資58.26億元建設(shè)宜興項目,達(dá)產(chǎn)后可新增年產(chǎn)36萬片8英寸中低壓組件基材的生產(chǎn)能力。
士蘭微也定增募資用于年產(chǎn)36萬片12英寸芯片生產(chǎn)線項目以及汽車半導(dǎo)體封裝項目,其中,晶圓產(chǎn)線項目達(dá)產(chǎn)后將新增年產(chǎn)12萬片F(xiàn)S-IGBT、12萬片T-DPMOSFET、12萬片SGT-MOSFET功率芯片產(chǎn)能,封裝項目(一期)達(dá)產(chǎn)后將形成年產(chǎn)720萬塊汽車級功率模塊的產(chǎn)能。
盡管頭部大廠已在擴(kuò)建產(chǎn)能,但在業(yè)內(nèi)分析人士看來,由于新建產(chǎn)線周期較長(2年左右),且產(chǎn)能提升也需要一定時間,再加上車規(guī)產(chǎn)品認(rèn)證時間長,這些新建產(chǎn)能或在2024年后才能開始緩解目前車企的功率半導(dǎo)體需求。
未雨綢繆,整車企業(yè)紛紛布局碳化硅未來供應(yīng)
碳化硅功率器件在電動汽車領(lǐng)域可用于主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(車載DC/DC)和充電樁等,其高頻、耐高壓、耐高溫的優(yōu)點,能夠幫助電動汽車實現(xiàn)更高效率,增加續(xù)航。
作為行業(yè)先鋒,特斯拉率先在Model3中引入碳化硅器件,讓這一優(yōu)勢得以具體呈現(xiàn)。據(jù)悉,用碳化硅MOSFET取代硅基IGBT,特斯拉的逆變器效率從Model S的82%提升到Model3的90%,并降低了傳導(dǎo)和開關(guān)損耗,實現(xiàn)了整車?yán)m(xù)航和動力性能的明顯提升。
與此同時,隨著汽車動力平臺從400V向800V升級,天生具有高壓優(yōu)勢的碳化硅更加得到車企青睞。比亞迪、蔚來、小鵬、豐田、雷克薩斯等已在部分車型中采用碳化硅技術(shù),理想、東風(fēng)、吉利、本田、福特、大眾等國內(nèi)外眾多車企已開展碳化硅上車推進(jìn)布局。
據(jù)Yole預(yù)測,2025年新能源汽車市場SiC功率半導(dǎo)體規(guī)模將達(dá)到15.53億美元,2019-2025年均復(fù)合增長率38%。
但時下,由于材料外延生長緩慢導(dǎo)致的產(chǎn)能不足以及晶圓良率問題,碳化硅器件價格仍較高,約是硅基IGBT的3-5倍,且供應(yīng)不足,讓車企使用碳化硅面臨重重挑戰(zhàn)。就連開創(chuàng)碳化硅上車先河的特斯拉最近也表示,因為價格昂貴,將在下一代汽車動力平臺中減少75%的碳化硅用量。
一位元器件分銷人士告訴集微網(wǎng),現(xiàn)在碳化硅剛剛進(jìn)入汽車市場,還沒有辦法享受到規(guī)模效應(yīng),由于產(chǎn)能擴(kuò)充需要較長時間,價格高位、供應(yīng)吃緊的狀況估計還要持續(xù)相當(dāng)長的時間。
面對碳化硅器件在新能源汽車領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景,整車企業(yè)紛紛搶先布局,與碳化硅頭龍企業(yè)開展合作,預(yù)定未來的產(chǎn)品供應(yīng)。
去年11月,歐洲汽車制造商Stellantis與英飛凌簽署非約束性諒解備忘錄,將獲得英飛凌為期多年的碳化硅半導(dǎo)體供應(yīng);今年1月,梅賽德斯-奔馳與Wolfspeed宣布達(dá)成合作,梅賽德斯-奔馳部分汽車的新一代動力總成系統(tǒng)將采用Wolfspeed的碳化硅產(chǎn)品;最近,寶馬集團(tuán)與安森美簽署長期供貨協(xié)議,將采購安森美的EliteSiC 750 V碳化硅模塊用于其下一代400V平臺電動汽車中。
國內(nèi)車企也不甘落后,比亞迪投資天科合達(dá),小鵬汽車投資瞻芯電子,吉利汽車與日本羅姆開展碳化硅領(lǐng)域合作,上汽集團(tuán)與英飛凌合作,吉利、廣汽埃安與芯聚能展開合作等。
而從碳化硅供應(yīng)商來看,目前,占據(jù)全球約90%市場份額的頭部供應(yīng)商ST、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美等,最近幾年都在加大投入,相繼推出SiC器件擴(kuò)產(chǎn)計劃。
國內(nèi)廠商也在行動。去年7月,士蘭微啟動“SiC(碳化硅)功率器件生產(chǎn)線建設(shè)項目”,計劃投資15億元,建設(shè)一條6英寸SiC功率器件生產(chǎn)線,年產(chǎn)能14.4萬片;中車時代電氣投資4.6億對原有SiC產(chǎn)線進(jìn)行產(chǎn)能提升;天岳先進(jìn)投資25億元擴(kuò)產(chǎn)6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底材料;露笑科技定增募資25.67億元用于大尺寸碳化硅襯底片等項目。
汽車電動化大時代,功率半導(dǎo)體將迎來“第二增長曲線”。面對這一增量市場,無論是整車企業(yè),還是器件供應(yīng)商,早做布局,方能謀得一席之地。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青)
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