記者從4月7日舉行的中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會成立大會上了解到，功率半導(dǎo)體有望率先成為中國半導(dǎo)體在國際上領(lǐng)先的領(lǐng)域。上下游協(xié)同，跨領(lǐng)域、跨行業(yè)緊密合作，汽車電動化的道路才能更順暢。

中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會成立大會現(xiàn)場

　　汽車功率半導(dǎo)體需求旺盛

　　新能源汽車是全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要方向。2022年是全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有標(biāo)志性意義的一年，年銷量首次突破1000萬輛，同比增長63.6%。芯片是新能源汽車不可或缺的關(guān)鍵器件，已經(jīng)成為影響汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的興起，汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化加速演進(jìn)，新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，芯片在汽車當(dāng)中的重要性日益提升，需求保持穩(wěn)步上升。數(shù)據(jù)顯示，2022年，全球汽車半導(dǎo)體市場總額達(dá)到530億美元。預(yù)計(jì)2027年，汽車半導(dǎo)體市場將達(dá)到2000億美元。2022年到2027年，年復(fù)合增長率將保持在30%以上。

　　功率半導(dǎo)體是整個汽車芯片幾大類產(chǎn)品中非常重要的一環(huán)，廣泛用于轉(zhuǎn)換器、充電器、逆變器等實(shí)現(xiàn)能量互換的關(guān)鍵零部件中。在純電動車型中，功率半導(dǎo)體使用量大幅提升，占比達(dá)到55%。

　　目前，國際領(lǐng)先汽車企業(yè)的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品已從標(biāo)準(zhǔn)品應(yīng)用步入到定制品開發(fā)，通過定制化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化競爭;國內(nèi)汽車企業(yè)功率半導(dǎo)體產(chǎn)品雖仍以標(biāo)準(zhǔn)品應(yīng)用為主，但也逐步啟動定制化開發(fā)，技術(shù)追趕國際競企與競品。2021年投產(chǎn)的湖南三安長沙項(xiàng)目，業(yè)務(wù)涵蓋碳化硅襯底材料、外延片、晶圓生產(chǎn)及封裝測試等環(huán)節(jié)，是國內(nèi)第一條、全球第三條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈。湖南三安半導(dǎo)體銷售副總經(jīng)理張真榕在接受記者采訪時表示：“我們的車規(guī)級碳化硅MOSFET產(chǎn)品正配合多家車企做流片設(shè)計(jì)及測試并取得重大突破。”

湖南三安半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園擁有全球第三條、我國首條碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合生產(chǎn)線

　　碳化硅導(dǎo)入新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)

　　近年來，碳化硅上車的呼聲越來越高，很多車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入碳化硅(SiC)技術(shù)。碳化硅半導(dǎo)體寬禁帶、高導(dǎo)熱率、高擊穿場強(qiáng)、高飽和電子遷移率的物理特性，讓它能耐高壓、高溫、高頻，從而滿足高效率、小型化和輕量化的場景要求。比亞迪汽車工業(yè)有限公司副總工程師劉源告訴《中國電子報》記者，SiC功率半導(dǎo)體應(yīng)用于新能源車，可以降低損耗、減小模塊體積重量、提升續(xù)航能力。預(yù)測2027年碳化硅功率器件的市場規(guī)模將超過100億美元。有數(shù)據(jù)表明，2025年，全世界2000萬輛的新能源汽車中，若15%~30%B級以上轎車采用碳化硅芯片，保守估計(jì)缺口達(dá)150萬~300萬片。

　　新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)采用SiC，可滿足電動車動力性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和800V應(yīng)用的迫切需求。中國一汽研發(fā)總院院長趙永強(qiáng)介紹說，近兩年，現(xiàn)代IONIQ5、奧迪e-tron GT、保時捷Taycan、保時捷Taycan、通用Ultium等車型，充電5min續(xù)航100km。今明兩年，奔馳EVA將實(shí)現(xiàn)峰值充電功率128kW、48min由10%充至80%;保時捷Macan將實(shí)現(xiàn)峰值充電功率180kW、25min由5%充至80%。“再看國內(nèi)，長城機(jī)甲龍限量版、北汽阿爾法S、小鵬G9、吉利極氪 001、比亞迪 OceanX等車型，都用上了SiC芯片。”趙永強(qiáng)告訴記者。

　　趙永強(qiáng)進(jìn)一步表示，需求驅(qū)動牽引SiC功率模塊在車用領(lǐng)域快速推廣應(yīng)用與進(jìn)一步升級，要求電驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行SiC匹配開發(fā)。他說，基于新能源整車需求，車規(guī)SiC功率模塊封裝技術(shù)向著低雜感、高散熱、集成化、高可靠方向發(fā)展，主流SiC功率芯片以Wolfspeed、ST的平面柵結(jié)構(gòu)以及Rohm、Infineon的溝槽柵結(jié)構(gòu)為代表，平面柵結(jié)構(gòu)日趨成熟，已實(shí)現(xiàn)批量上車應(yīng)用，溝槽柵結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更高電流密度與更低導(dǎo)通電阻，未來批量應(yīng)用前景廣闊。圍繞電驅(qū)系統(tǒng)應(yīng)用及失效模式分析需求，功率芯片靜態(tài)特性優(yōu)化、動態(tài)特性優(yōu)化、結(jié)終端優(yōu)化與集成化是下一代車用SiC技術(shù)發(fā)展方向，真正實(shí)現(xiàn)“半導(dǎo)體定義汽車”。

　　但要想真正讓碳化硅大規(guī)模上車，還要進(jìn)一步降本增效。張真榕表示，目前，車用碳化硅成本居高不下，主要有晶體質(zhì)量、晶體生長速度比較慢、切磨拋光帶來的損耗等原因。“要想降低碳化硅成本，技術(shù)創(chuàng)新是最佳手段，采用國產(chǎn)設(shè)備和原材料也是手段之一。”張真榕對記者說。三安半導(dǎo)體投資160億元在長沙建設(shè)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈超級工廠，通過技術(shù)創(chuàng)新以及全產(chǎn)業(yè)鏈的垂直整合，形成規(guī)模制造，降低成本，更好地賦能新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，湖南三安半導(dǎo)體一期工程已經(jīng)量產(chǎn)，6英寸碳化硅晶圓年產(chǎn)能產(chǎn)能達(dá)到20萬片，二期工程預(yù)計(jì)2023年年底投產(chǎn)，6英寸碳化硅晶圓年產(chǎn)能將達(dá)50萬片。

　　整車企業(yè)與芯片廠商要協(xié)同合作

　　中國新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入全面市場拓展期，保持了快速增長態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成了705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長了96.9%和93.4%，連續(xù)8年保持全球第一;新能源汽車新車的銷量達(dá)到汽車新車總銷量的25.6%。中國新能源汽車占全球銷量的61.2%，提前3年完成了2025年規(guī)劃目標(biāo)。我國作為新能源汽車制造大國，對汽車半導(dǎo)體市場保持旺盛的需求。預(yù)計(jì)到2025年，我國汽車半導(dǎo)體市場將達(dá)到137億美元。

　　與會多位行業(yè)專家提出，功率半導(dǎo)體器件由于占新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)成本比例較高，將成為降低整車成本、提升國際競競爭力的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，碳化硅功率半導(dǎo)體模塊國產(chǎn)化的導(dǎo)入率已經(jīng)達(dá)到8%~10%，已經(jīng)打下良好基礎(chǔ)。要保持我國自主功率半導(dǎo)體企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，需要從多方面同步推進(jìn)：整車、總成和芯片企業(yè)需要瞄準(zhǔn)提升功率器件國產(chǎn)化水平和產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的目標(biāo)，從材料、芯片、模塊、總成、整車層面深度合作與測評，達(dá)到整車對核心零部件的應(yīng)用要求;行業(yè)層面要提升中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟半導(dǎo)體分會的行業(yè)影響力，加大對分會的支持力度，建立全產(chǎn)業(yè)鏈的檢測認(rèn)證能力，共同推進(jìn)整車、零部件和芯片企業(yè)的協(xié)同合作深度。

　　趙永強(qiáng)提出要創(chuàng)建一批國產(chǎn)碳化硅芯片示范運(yùn)行項(xiàng)目，通過具體項(xiàng)目，讓整車廠、總成廠了解芯片企業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)，為功率半導(dǎo)體在國產(chǎn)新能源汽車大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。另外，從整車廠角度看，數(shù)字化時代的到來，“半導(dǎo)體定義汽車”的時代也隨之而來，因此，要實(shí)現(xiàn)整車廠與半導(dǎo)體企業(yè)的深度綁定。

　　劉源表示，中國已是全球最大的汽車消費(fèi)市場，未來汽車消費(fèi)需求仍將提升，且出于供應(yīng)鏈安全考慮，預(yù)計(jì)將更多采用國內(nèi)半導(dǎo)體廠商產(chǎn)品，這為國內(nèi)汽車功率半導(dǎo)體廠商提供了良好的發(fā)展契機(jī)。他提出建議，第一，加大芯片上車的應(yīng)用;第二，構(gòu)建汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更具韌性的供應(yīng)鏈的生態(tài)，和面向汽車未來技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的雙生態(tài)戰(zhàn)略;第三，加強(qiáng)芯片專業(yè)人才的隊(duì)伍建設(shè)，專業(yè)人才隊(duì)伍是芯片行業(yè)向前發(fā)展的最大推動力;第四，完善我國汽車芯片的標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證體系;第五，加強(qiáng)國際交流合作，汽車和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈長，技術(shù)集中度高，全球分工非常充分，需要各個國家優(yōu)秀的企業(yè)，優(yōu)勢互補(bǔ)，共同協(xié)作。

　　張真榕告訴記者，芯片企業(yè)與整車廠之間隔了三層：芯片—模塊—電控電驅(qū)—整車電源，相當(dāng)于芯片企業(yè)是整車企業(yè)的三級物料供應(yīng)商，傳統(tǒng)的整車是5年一代，現(xiàn)在的新能源電動車兩年就要開發(fā)一代，因此要打破傳統(tǒng)的供應(yīng)模式，提升整車廠和芯片企業(yè)的溝通交流的效率。“值得欣慰的是，我們的客戶，如理想汽車等與我們已經(jīng)合作了三年多，產(chǎn)品不斷迭代，預(yù)計(jì)今年第四季度有望在國內(nèi)新能源汽車主驅(qū)上見到我們的碳化硅芯片。”張真榕說。

　　作者：諸玲珍　　來源：中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)