2022汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會(huì)演講實(shí)錄|集微咨詢朱航歐：第三代半導(dǎo)體在新能源汽車中的應(yīng)用于展望

以“智鏈未來 本立而道生”為主題的“2022張江汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會(huì)暨全球汽車電子博覽會(huì)”由《中國(guó)汽車報(bào)》社主辦，張江高科、愛集微、浦東新區(qū)投資促進(jìn)二中心承辦，11月7日-8日在上海張江科學(xué)會(huì)堂隆重舉行。

本屆峰會(huì)邀請(qǐng)了以半導(dǎo)體為核心的全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)鏈企業(yè)高管、知名分析師與投資機(jī)構(gòu)、中外行業(yè)大咖參加，瞄準(zhǔn)新智能汽車與能源汽車技術(shù)前沿，就科創(chuàng)+產(chǎn)業(yè)+金融進(jìn)行深度交流，為汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。同時(shí)，通過趨勢(shì)分享、前沿技術(shù)碰撞、投資邏輯解讀以及全球汽車電子博覽會(huì)，共同探討全球巨變下的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為業(yè)界充分展示汽車電子最新發(fā)展成果與趨勢(shì)，打造國(guó)際化一流汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域展示平臺(tái)。

其中，在11月7日舉辦的“全球汽車電子分析師大會(huì)”，集微咨詢資深咨詢師朱航歐做了題為《第三代半導(dǎo)體在新能源汽車中的應(yīng)用于展望》的精彩演講，以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：

朱航歐：前面各位專家從新能源汽車市場(chǎng)角度和大家聊了一下汽車的發(fā)展，我今天就從第三代半導(dǎo)體整個(gè)在新能源汽車當(dāng)中的應(yīng)用聊聊整個(gè)發(fā)展。

集微咨詢資深咨詢師 朱航歐

在全球經(jīng)濟(jì)衰退和整個(gè)半導(dǎo)體下行周期背景下，新能源汽車似乎成為了一個(gè)逆勢(shì)的窗口產(chǎn)業(yè)，2021年全球的新能源汽車銷量大概672萬臺(tái)，國(guó)內(nèi)占到了接近54%的水平，我們預(yù)計(jì)新能源汽車銷量超過六百萬臺(tái)。

和傳統(tǒng)的燃油車相比，每輛新能源汽車當(dāng)中的功率價(jià)值器件占到了總價(jià)的55%以上，之前的燃油車功率價(jià)值器件可能是70多美元，現(xiàn)在可能變成了380-400美元。我們預(yù)計(jì)在中國(guó)2022年的新能源汽車的功率器件規(guī)模超過160億元。

談到新能源汽車?yán)锩娴墓β势骷覀兲硬婚_非?；馃岬牡谌雽?dǎo)體的話題，從材料端來說，第三代半導(dǎo)體早就以其高頻、耐高壓、高效的優(yōu)異的材料特性在十幾年前獲得一些關(guān)注，只不過受限于一些技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，下游的應(yīng)用沒有被打開，近兩年隨著上游的材料制備端、中游期間端的進(jìn)步，我們下游的應(yīng)用逐漸被打開，包括知道的光伏、工業(yè)電源以及最為火熱的新能源汽車的市場(chǎng)。

除了技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為其實(shí)三代半導(dǎo)體功率器件在汽車上的應(yīng)用也將加速整個(gè)新能源汽車車企的產(chǎn)品升級(jí)，為整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)出更廣闊的市場(chǎng)空間。

具體從碳化硅的功率器件來看一下，我們大家知道它運(yùn)用在的是很著名的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，OBC、DCDC當(dāng)中，它的優(yōu)勢(shì)可以主要總結(jié)成以下三個(gè)方面，第一個(gè)是效率提升，尤其是處于頻繁的低工況下可以獲得更高的效率，那么由于它的器件小體積的要求也會(huì)明顯降低整個(gè)系統(tǒng)的重量和體積，再就是因?yàn)樘蓟璧墓β势骷_關(guān)損耗低可以把頻率提升，有助于消除整個(gè)系統(tǒng)的噪音。

早在2014年其實(shí)豐田就已經(jīng)推出了碳化硅的器件，受制于成本和技術(shù)的不成熟，前期發(fā)展比較緩慢。特斯拉作為整個(gè)行業(yè)的領(lǐng)頭羊，在2018年Modle 3就搭載了全碳化硅Mosfet逆變器，比亞迪也已經(jīng)上線了，其它的像吉利、蔚來也在加速碳化硅逆變器的加速落地。

整車企業(yè)引入碳化硅已經(jīng)是毋庸置疑的問題，國(guó)內(nèi)的新能源汽車企業(yè)主要在OBC和DCDC當(dāng)中應(yīng)用我們的碳化硅器件，逐步慢慢滲透到可靠性要求更高的電機(jī)控制器，同時(shí)和上游車企一起開發(fā)和量產(chǎn)整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的計(jì)劃，那么對(duì)于上游的企業(yè)不斷擴(kuò)產(chǎn)，價(jià)格勢(shì)必會(huì)降低，也在不斷的和上游做一些鎖定供貨的協(xié)議，下游企業(yè)試錯(cuò)機(jī)會(huì)增加，未來我們的產(chǎn)業(yè)也將會(huì)有更好的發(fā)展。

隨著進(jìn)一步的大家對(duì)于充電效率和時(shí)間的敏感，絕大多數(shù)的主流車型目前將800伏列為首選，目前我們的平臺(tái)是400伏，從400伏提升到800伏碳化硅功率器件成為考慮首選，我們看到800伏的電壓平臺(tái)下，硅的IGBT開關(guān)損耗其實(shí)是遠(yuǎn)高于碳化硅的，碳化硅的平臺(tái)不僅僅可以解決里程焦慮的問題，而且它的充電快、動(dòng)力強(qiáng)，雖然單個(gè)器件成本是在上升的，但是長(zhǎng)期來看，整車的成本還是會(huì)下降的，我們預(yù)計(jì)到2025年整個(gè)800伏+碳化硅滲透率超過15%，全球已經(jīng)有不下15家的企業(yè)已經(jīng)在布局這個(gè)800伏的超級(jí)快充了。

隨著高壓平臺(tái)愈演愈烈，我們看到2021年預(yù)計(jì)是碳化硅功率器件6.85億美元，僅僅是新能源汽車的市場(chǎng)規(guī)模超過了2016年對(duì)于碳化硅整體市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)期了，已經(jīng)超過10倍的預(yù)期了，因此可以看到，大家不論是從產(chǎn)業(yè)層面還是企業(yè)層面對(duì)于這個(gè)都是非常看好的。

那么，我們可以看到碳化硅器件在新能源汽車滲透率逐步提升的，從國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)來看，我們剛才提到是在OBC和DCDC當(dāng)中滲透的，應(yīng)用比較成熟了。目前應(yīng)用是不能成熟的，在新能源汽車當(dāng)中的滲透近兩年開始提速，我們預(yù)計(jì)2026年無論是碳化硅二級(jí)管還是滲透率都會(huì)超過28%，并且它是先在續(xù)航里程高于500公里的高性能汽車上逐步開始應(yīng)用的。

我們從細(xì)分領(lǐng)域上來看，剛才也提到它主要應(yīng)用于高性能的車型上，比如說C級(jí)車上取得應(yīng)用，逐步滲透到B級(jí)車和部分的A級(jí)車，那么我們預(yù)計(jì)到2026年整個(gè)新能源汽車碳化硅功率市場(chǎng)規(guī)模將接近280億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過45%。

考慮到主要是性能和利用率的原因，以及成本的一些原因，碳化硅A級(jí)車滲透率不會(huì)有太大的提升，B級(jí)及以上才是主要的市場(chǎng)。

接下來看氮化鎵的功率器件，氮化鎵相比于碳化硅有更高的工作頻率，并且最低閾值低于碳化硅的器件，更適合高頻率和小體積以及對(duì)功率要求略微低一點(diǎn)的領(lǐng)域，比如說快充領(lǐng)域。

在新能源汽車當(dāng)中，目前氮化鎵主要應(yīng)用領(lǐng)域還是在OBC和DCDC當(dāng)中，電壓要求相對(duì)低一些的，國(guó)內(nèi)也有車企希望把氮化鎵功率器件作為車載激光雷達(dá)的驅(qū)動(dòng)并開展相關(guān)的研究。

目前的DCDC當(dāng)中運(yùn)用氮化鎵功率器件從成本上已經(jīng)不會(huì)比傳統(tǒng)的硅貴了，那么剛才提到新能源汽車其實(shí)是碳化硅還有氮化鎵三種技術(shù)路線的主要爭(zhēng)奪場(chǎng)，那么氮化鎵這樣一個(gè)器件在48伏的混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域，我們認(rèn)為有較長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的，而這主要基于其成本優(yōu)勢(shì)，國(guó)外也有很多企業(yè)目前已經(jīng)在推動(dòng)氮化鎵在新能源汽車當(dāng)中的應(yīng)用了，并推出很多車規(guī)級(jí)的功率產(chǎn)品，目前有上車在試用了。

總體來說，我們認(rèn)為第三代半導(dǎo)體功率器件在新能源汽車能否推進(jìn)有兩大重點(diǎn)因素。第一，可靠性。比如說碳化硅高頻開關(guān)帶來的電磁干擾，氮化鎵的抑制外延導(dǎo)致器件的可靠性的不確定性，這些問題都是我們所有企業(yè)亟待解決的問題。第二，成本問題。目前業(yè)界普遍認(rèn)為第三代半導(dǎo)體器件降到硅兩倍以內(nèi)的差價(jià)時(shí)會(huì)成為大規(guī)模替代硅的器件。

對(duì)代半導(dǎo)體產(chǎn)品龍頭企業(yè)來說，它們不斷完善布局、強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)加深了上下游的深化合作，那么我們現(xiàn)在從碳化硅的5大龍頭市場(chǎng)來具體看一下它們?cè)趺醋龅模颗琶谝坏氖侨ツ晏蓟璧钠骷姓悸?7%的意法半導(dǎo)體。意法半導(dǎo)體通過在特斯拉車型上近4、5年大規(guī)模應(yīng)用累計(jì)了大量的數(shù)據(jù)，使得意法產(chǎn)品多個(gè)緯度都領(lǐng)先它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。對(duì)于意法來說首先目前擴(kuò)大產(chǎn)能，不論是意大利的西西里場(chǎng)的產(chǎn)能還是新加坡的產(chǎn)能，垂直整合上下游企業(yè)，收購(gòu)碳化硅的生產(chǎn)商，預(yù)計(jì)2025年的時(shí)候技術(shù)會(huì)達(dá)到成熟。那么，意法半導(dǎo)體有四代產(chǎn)品都是平面上的設(shè)計(jì)，它其實(shí)封裝方面也有比較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，目前它和很多的企業(yè)簽訂了很多協(xié)議，比如說簽署功率模塊的研發(fā)。

排名第二的英飛凌大家很熟悉，它最為出名的就是溝槽設(shè)計(jì)，溝槽設(shè)計(jì)和它成熟量產(chǎn)是它高質(zhì)高價(jià)的原因，它的碳化硅的整體的專利數(shù)量上千件，是5個(gè)巨頭中排在第一位的，溝槽設(shè)計(jì)相對(duì)于平面來說，平面上的設(shè)計(jì)相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單一些，和器件相關(guān)的，比如說單位芯片的電流這個(gè)方面，從成本和器件的性能上來說，溝槽都是遠(yuǎn)優(yōu)于平面上的，對(duì)于英飛凌來說不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，降低成本，收購(gòu)了一個(gè)襯底相關(guān)技術(shù)的企業(yè)，預(yù)計(jì)2024年當(dāng)它的技術(shù)成熟后可以使它的產(chǎn)能翻倍，也是在不停的降成本。

英飛凌綜合它現(xiàn)在有的項(xiàng)目，它公司預(yù)計(jì)2025年前后，碳化硅的器件將為公司帶來10億美元左右的營(yíng)收，汽車電子事業(yè)部和工業(yè)控制事業(yè)部的占比分別是50%，但是可以看到2021-2022年這個(gè)比例大概是2比8，其實(shí)它是十分看好汽車電子事業(yè)部的未來發(fā)展的。

排名第三的是Wolfspeed，大家也非常熟悉，因?yàn)榧~約州8寸的晶圓廠正式運(yùn)營(yíng)，它是全球最大的一個(gè)碳化硅的生產(chǎn)線，那么對(duì)于它來說也是擴(kuò)產(chǎn)降成本，預(yù)計(jì)2024年單顆芯片成本降為目前的37%，當(dāng)前碳化硅和傳統(tǒng)的硅差價(jià)是6、7倍左右，37%的話也就是說大概到2024年硅和碳化硅的差價(jià)到了2倍以內(nèi)了。過去的三年，它累計(jì)的design-in的項(xiàng)目?jī)r(jià)值高達(dá)87億美元，已經(jīng)有45%的40億美元左右的項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為design-win，但是我們可以看到，其實(shí)它的財(cái)報(bào)上2024年預(yù)計(jì)營(yíng)收是15億美元，也就是說它現(xiàn)在已經(jīng)有的40億美元的訂單額可能也需要兩年左右的時(shí)間才能完成。因此，對(duì)于Wolfspeed來說，擴(kuò)充碳化硅襯底和器件制造產(chǎn)能仍然是公司的第一要?jiǎng)?wù)。

排名第四的羅姆，它的產(chǎn)品和英飛凌有相似之處，主要是做溝槽產(chǎn)品。與目前的大部分還在做平面產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)者相比，羅姆其實(shí)已經(jīng)領(lǐng)先了。我們可以看到羅姆的第三代產(chǎn)品已經(jīng)是雙溝槽的設(shè)計(jì)了，并且第四代產(chǎn)品針對(duì)電動(dòng)車有了一些優(yōu)化，也已經(jīng)在量產(chǎn)了。

排名第五的安森美其實(shí)不算傳統(tǒng)做碳化硅的企業(yè)，但是安森美整體實(shí)力比較均衡的，做了一些垂直整合的事情，收購(gòu)了碳化硅的供應(yīng)商，它的毛利率其實(shí)很高。受限于產(chǎn)能爬坡，所以它的碳化硅整個(gè)的市場(chǎng)還不如前面的那四家企業(yè)。對(duì)于安森美來說，它目前的優(yōu)勢(shì)其實(shí)是在大功率的車規(guī)級(jí)封裝上，它的封裝產(chǎn)品包括灌交的框架式封裝還有樹脂的封裝。

從5大企業(yè)上可以看到，其實(shí)這5大碳化硅企業(yè)都在不停擴(kuò)產(chǎn)垂直整合，從這一點(diǎn)可以看到，這5大企業(yè)其實(shí)對(duì)整個(gè)碳化硅在新能源汽車上應(yīng)用抱非常樂觀的態(tài)度，而且在做一些建立各自技術(shù)壁壘的事情。

對(duì)于國(guó)內(nèi)的企業(yè)來說，國(guó)內(nèi)的企業(yè)在抓緊國(guó)產(chǎn)機(jī)遇積極布局，主流企業(yè)不停擴(kuò)產(chǎn)，龍頭企業(yè)也在加強(qiáng)上下游合作，車企在不停和碳化硅企業(yè)進(jìn)行合作。這個(gè)是全球新能源汽車廠采用的碳化硅時(shí)間節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)，其中包含超過15家企業(yè)，雖然有的供貨商沒有列出時(shí)間，但從今年開始，大部分的品牌車都有了碳化硅上車的這樣一個(gè)方案。

最后我們從整個(gè)第三代半導(dǎo)體國(guó)內(nèi)的產(chǎn)線供給來說，我們近幾年整個(gè)的產(chǎn)線的建設(shè)在加快，供應(yīng)鏈逐步形成，自主可控能力在增強(qiáng)，那么我們可以看到國(guó)內(nèi)碳化硅晶圓國(guó)產(chǎn)化供給率2020年大概是20%左右，2021年提升到了2.2%，整個(gè)市場(chǎng)不論是產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈都在完善的，碳化硅功率器件主要的發(fā)力點(diǎn)還是在新能源汽車和工業(yè)電源等領(lǐng)域，氮化鎵的功率器件它雖然可以應(yīng)用在新能源汽車上，但是確實(shí)主力市場(chǎng)目前來看是消費(fèi)類電源領(lǐng)域。

基于目前國(guó)內(nèi)的發(fā)展，不論是國(guó)際、過企業(yè)發(fā)展，都可以預(yù)見不論是第三代半導(dǎo)體還是整個(gè)新能源汽車，在未來一定會(huì)有一個(gè)非常好的前景，謝謝。

（注：以上速記內(nèi)容未經(jīng)本人確認(rèn)）