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汽車缺芯，功率半導(dǎo)體尤甚
自疫情以來(lái)，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(fèi)電子領(lǐng)域的缺芯得到緩解，甚至出現(xiàn)庫(kù)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(zhǎng)，甚至長(zhǎng)達(dá)15個(gè)月。
同時(shí)，電動(dòng)汽車對(duì)續(xù)航、快充的不斷追求，推動(dòng)其動(dòng)力平臺(tái)從400V向800V甚至更高壓遷移，SiC器件上車呼聲漸起。
面對(duì)車規(guī)功率半導(dǎo)體的需求增長(zhǎng)，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(zhēng)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(lái)，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(guó)際大廠就傳出訂單已飽和的消息，當(dāng)時(shí)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(guó)內(nèi)IGBT廠商士蘭微和華潤(rùn)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(zhǎng)太快，做不過(guò)來(lái)。
進(jìn)入2022年下半年，消費(fèi)類電子芯片出現(xiàn)庫(kù)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(jià)格持續(xù)高位。
美國(guó)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(shí)間已從2021年5月底的31-51周延長(zhǎng)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(jì)減產(chǎn)1020萬(wàn)輛汽車，中國(guó)約減產(chǎn)198萬(wàn)輛汽車。德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為持續(xù)的芯片短缺將在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)影響汽車生產(chǎn)，到2026年，全球產(chǎn)量預(yù)計(jì)將下降五分之一，相當(dāng)于大約1800萬(wàn)輛汽車。
為了應(yīng)對(duì)汽車缺芯，尤其是功率半導(dǎo)體的持續(xù)緊張狀況，國(guó)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(shí)力的比亞迪，顯然看到了未來(lái)市場(chǎng)需求所帶來(lái)的巨大供應(yīng)不足。為了擴(kuò)建產(chǎn)能，比亞迪去年主動(dòng)終止了比亞迪半導(dǎo)體的上市申請(qǐng)，其公告中稱，為了擴(kuò)大晶圓產(chǎn)能，在審期間已投資實(shí)施濟(jì)南功率半導(dǎo)體產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目。據(jù)官方介紹，該8英寸高功率芯片制造項(xiàng)目今年1月已投入生產(chǎn)，產(chǎn)能爬坡情況良好，預(yù)計(jì)在未來(lái)1年左右，將達(dá)到36萬(wàn)片的計(jì)劃年產(chǎn)能，屆時(shí)，將大大緩解新能源汽車高功率芯片緊缺的狀況。
時(shí)代電氣也在積極擴(kuò)產(chǎn)以應(yīng)對(duì)供應(yīng)缺口。據(jù)悉，目前時(shí)代電氣的二期產(chǎn)能已接近24萬(wàn)片，公司計(jì)劃投資58.26億元建設(shè)宜興項(xiàng)目，達(dá)產(chǎn)后可新增年產(chǎn)36萬(wàn)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(wàn)片12英寸芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目以及汽車半導(dǎo)體封裝項(xiàng)目，其中，晶圓產(chǎn)線項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后將新增年產(chǎn)12萬(wàn)片F(xiàn)S-IGBT、12萬(wàn)片T-DPMOSFET、12萬(wàn)片SGT-MOSFET功率芯片產(chǎn)能，封裝項(xiàng)目（一期）達(dá)產(chǎn)后將形成年產(chǎn)720萬(wàn)塊汽車級(jí)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(lái)，由于新建產(chǎn)線周期較長(zhǎng)（2年左右），且產(chǎn)能提升也需要一定時(shí)間，再加上車規(guī)產(chǎn)品認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)，這些新建產(chǎn)能或在2024年后才能開(kāi)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(lái)供應(yīng)
碳化硅功率器件在電動(dòng)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(diǎn)，能夠幫助電動(dòng)汽車實(shí)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(shì)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(kāi)關(guān)損耗，實(shí)現(xiàn)了整車?yán)m(xù)航和動(dòng)力性能的明顯提升。
與此同時(shí)，隨著汽車動(dòng)力平臺(tái)從400V向800V升級(jí)，天生具有高壓優(yōu)勢(shì)的碳化硅更加得到車企青睞。比亞迪、蔚來(lái)、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(guó)內(nèi)外眾多車企已開(kāi)展碳化硅上車推進(jìn)布局。
據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2025年新能源汽車市場(chǎng)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(zhǎng)率38%。
但時(shí)下，由于材料外延生長(zhǎng)緩慢導(dǎo)致的產(chǎn)能不足以及晶圓良率問(wèn)題，碳化硅器件價(jià)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(kāi)創(chuàng)碳化硅上車先河的特斯拉最近也表示，因?yàn)閮r(jià)格昂貴，將在下一代汽車動(dòng)力平臺(tái)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(chǎng)，還沒(méi)有辦法享受到規(guī)模效應(yīng)，由于產(chǎn)能擴(kuò)充需要較長(zhǎng)時(shí)間，價(jià)格高位、供應(yīng)吃緊的狀況估計(jì)還要持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
面對(duì)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(kāi)展合作，預(yù)定未來(lái)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(dòng)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(zhǎng)期供貨協(xié)議，將采購(gòu)安森美的EliteSiC 750 V碳化硅模塊用于其下一代400V平臺(tái)電動(dòng)汽車中。
國(guó)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(kāi)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(kāi)合作等。
而從碳化硅供應(yīng)商來(lái)看，目前，占據(jù)全球約90%市場(chǎng)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(jì)劃。
國(guó)內(nèi)廠商也在行動(dòng)。去年7月，士蘭微啟動(dòng)“SiC（碳化硅）功率器件生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目”，計(jì)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(wàn)片；中車時(shí)代電氣投資4.6億對(duì)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(xiàng)目。
汽車電動(dòng)化大時(shí)代，功率半導(dǎo)體將迎來(lái)“第二增長(zhǎng)曲線”。面對(duì)這一增量市場(chǎng)，無(wú)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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