中国车企发力半导体

文 / 齐策

今年下半年，汽车芯片供应进一步缓解。而全球车企对于前两年“缺芯”的折磨，仍然记忆犹新，它们纷纷自己掏钱投资芯片产能。

十大类芯片里面，汽车常用的有主控芯片、MCU功能芯片、功率半导体、存储芯片、通信芯片及其它芯片（传感芯片为主）六大类。而现在仍能得到车企大量投资的，主要是功率半导体、控制类芯片（MCU和MPU等）和算力芯片。这两年供应出问题的，主要也在这三类里面。

需求快速增长

不过高算力芯片（GPU、CPU和车载Soc）为高制程芯片，为少数大设计公司和代工厂垄断，技术门槛比较高，车企一时很难插手。MCU芯片受重视程度很高，但算力芯片发育起来之后，随着新一代架构逐渐问世，MCU的重要性有所下滑。

功率半导体的技术进化很快，新能源汽车产业已经成为功率器件需求增加最快的用户，2025年更会成为绝对需求量最大的用户。功率半导体属于成熟制程（90nm-300nm之间），其技术发展和产能并不遵循摩尔定律。

顺便说一句，功率半导体和功率芯片，虽然都用来实现功率转换、开关、整流等功能，是电能转换与电路控制的核心，但两者概念范围有所不同。前者包括功率器件（比如二极管、晶体管、闸晶管等），也包含功率IC（即功率芯片）。

而功率器件则包括电源管理、驱动、AC/DC（数模转换）、DC/DC（直流变换）。显然，前者既包括分立器件，也包括集成电路，而后者专指集成电路。

虽然《汽车人》讨论的重点是IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和SiC（碳化硅），都是分立器件，但它们经常被集成到一个大的混合模块里面。因此，本文不再区分两者。

根据一家设在波士顿的研究所数据，如果从价值角度，燃油车里面MCU芯片价值占比最高（23%），其次为功率半导体（21%），传感器芯片排名第三（13%）。

在纯电车型中，功率半导体价值占比达到55%，其次是MCU芯片（11%）和传感器芯片（7%）。2022年，新能源汽车的单车功率半导体价值量达458.7美元，约为传统燃油车的5倍。而量价齐升带动，汽车领域功率半导体市场份额逐年提高，金额约为160亿美元。

在所有车用半导体里面，功率半导体占比已经达到35%，全球市场年交易价值超过200亿美元。

虽然这已是一两年前的数据，但可以大略了解功率半导体的重要性。

这两年，随着电气化的深入，DC/DC模块、电机控制系统、BMS、高压电路的需求量急剧上升，功率半导体的需求水涨船高。在所有车用半导体里面，功率半导体占比已经达到35%，全球市场年交易价值超过200亿美元。这一数字还在快速提升。

国内产能现状

当前中国的新能源车占了全球近60%的比例，对IGBT的需求占了43%。而碳化硅市场要小得多，2023年预计衬底（碳化硅的晶圆片，占价值60%以上）的全球市场规模只有10亿美元左右，但同样也在快速增长。

去年，国内IGBT自给率只有10%，存在巨大缺口。而今年预计自给率就飞速增长到33%。显然，跨国厂商和国内资本，三年内对此进行了密集投资，导致国内产能上来了。碳化硅也必然走IGBT的路线。

从静态局面来看，SiC美欧日占了上风，去年，SiC材料的70%来自美国公司。欧洲也拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链，日本则在SiC模块和应用开发方面占据领先优势。

中国目前已具备完整的碳化硅产业链，在材料制备和封测应用等部分环节具有国际竞争力。《汽车人》可以预见，最终两者都将演绎中国奋起直追，然后占据全球50%以上产能的传统戏码。

有人认为，人们比较熟悉的所有硅基芯片，都算第一代半导体，而砷化镓、磷化铟等为第二代，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体（击穿电压很高）为第三代半导体。第三代最大的好处，就是抗高温、高功率、高压、高频和高辐射。这让其在大功率快充、大功率电机和主逆变器方面大显身手。

这都是电动车现在拼命升级的几个能力，让碳化硅变得炙手可热。如果IGBT已经建立稳固的现实需求，碳化硅的需求则代表未来业内生态。不过，后者的产能还受到很大制约。

碳化硅晶锭生产，目前国内的水平是这样的：在长晶炉里15-20天，大概能长出35mm。而国外普遍水平是同样时间50mm。目前，实验室里面创造的世界记录是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实现国产化，未来三到五年窗口期，国内产能会上一个大台阶。

车企加速投资

重要又短缺，而且还赚钱，下游资金介入上游也就有了理由。汽车企业也不例外。

继2022年之后，2023年上半年，车企投资功率器件的热潮有增无减。事实上，这已经变成全行业的共识（一级供应商同样大手笔投资）。

除了保供（提升供应链关键环节的掌控能力），其实技术上有更充分的理由。几乎所有车企都同意，必须将三电核心技术掌握在自己手里。现在流行的“N合一”电机，车载多种设备要求的升压和五花八门的AC/DC、DC/DC变换，系统集成化要求，几乎每一样控制系统都离不开对功率半导体的技术掌握。

第三代最大的好处，就是抗高温、高功率、高压、高频和高辐射。这让其在大功率快充、大功率电机和主逆变器方面大显身手。

车企要强化自身技术储备，投资功率半导体，其实不是选修课，而是必修课。

从2021年到今年，车企投资功率半导体，成为一股越来越强劲的浪潮。

不过，和电池投资有点相似，车企投资功率半导体，也有自己孵化、合资合作和战投三种方式。

自己孵化的典型，莫过于比亚迪。吉利、长城和奇瑞，孵化产能则晚得多。比亚迪从2005年开始探索IGBT生产，到2018年推出IGBT 4.0芯片，去年开始介入碳化硅生产。

吉利2022年成立了自己的功率半导体公司，今年3月该公司成功实现IGBT产品流片，今年装车应该问题不大。长城筹备的功率半导体生产线正在紧锣密鼓地建设，年底前可能会投产。奇瑞也在4年前开始启动IGBT生产链，目前旗下IGBT模块项目还在筹备中。

车企介入都是最近几年的事情，选择投资某个供应商的比“自研自投”的要多。完成碳化硅晶体管、SBD、驱动IC车规级验证的瞻芯电子，成为各路资本的宠儿。

2022年，瞻芯电子先后得到上汽集团、广汽集团、北汽集团（2020年）、小鹏的多轮投资（其中小鹏独家投资一轮）。类似的投资一年有几十起。

合资与战投虽然都是成为股东，但区别在于合资要参与经营，而战投一般不介入日常运营。也就是说，与上游供应商达成合资协议，更有利于协同上下游业务，对供应链和技术掌控力更强一些

2021年，中国一汽与亿马半导体合资公司的碳化硅项目投产，年产30万个模块。2022年，广汽与株洲中车时代合资，开展IGBT产业化应用。2023年6月，深蓝与斯达半导体合资。更早的2019年，东风与中国中车组建“智新半导体”，研发IGBT模块。2023年理想与三安半导体合资成立”斯科半导体”，产能还在规划中。

这三种战略合作方式，绝大多数主流车企都或多或少地涉及，完全置身事外的几乎没有。国内的闻泰科技（收购了荷兰的安世半导体）、士兰微、斯达半导等一大批功率半导体企业，已经获得了多个主机厂、一级供应商资本的支持，正在寻求国产替代进程。功率半导体创业热潮，今年已经进入后半程。

与中国品牌热情度相似，跨国公司今年集体在碳化硅上发力。光是今年上半年，大众汽车、现代-起亚、宝马、福田汽车、极氪、纬湃科技，都投资了安森美的SiC项目。Wolfspeed、意法半导体等，也获得了多个主机厂的长期供货合同。这些协议的价值超过29亿美元。

其实这只是冰山一角，SiC器材厂商这两年从未停止过扩产。上半年，全球与SiC相关的项目资本支出，加起来可能超过千亿人民币。对于一个年交易价值10亿美元的市场来说，这预示着两年内将迎来市场爆发。

打通了生产流程和技术障碍之后，晶圆生长率的落后，依照历史经验会快速得到改善。中国占有率将从微不足道快速提升至全球重要地位，甚至是头号供应国。只要有庞大的需求牵引，进而便打通了生产技术，这类演变在历史上已经多次发生。既然中企在IGBT占有率上提升很快，SiC应该也不例外。