中國車企發力半導體

文 / 齊策

今年下半年，汽車芯片供應進一步緩解。而全球車企對于前兩年“缺芯”的折磨，仍然記憶猶新，它們紛紛自己掏錢投資芯片產能。

十大類芯片里面，汽車常用的有主控芯片、MCU功能芯片、功率半導體、存儲芯片、通信芯片及其它芯片（傳感芯片為主）六大類。而現在仍能得到車企大量投資的，主要是功率半導體、控制類芯片（MCU和MPU等）和算力芯片。這兩年供應出問題的，主要也在這三類里面。

需求快速增長

不過高算力芯片（GPU、CPU和車載Soc）為高制程芯片，為少數大設計公司和代工廠壟斷，技術門檻比較高，車企一時很難插手。MCU芯片受重視程度很高，但算力芯片發育起來之后，隨著新一代架構逐漸問世，MCU的重要性有所下滑。

功率半導體的技術進化很快，新能源汽車產業已經成為功率器件需求增加最快的用戶，2025年更會成為絕對需求量最大的用戶。功率半導體屬于成熟制程（90nm-300nm之間），其技術發展和產能并不遵循摩爾定律。

順便說一句，功率半導體和功率芯片，雖然都用來實現功率轉換、開關、整流等功能，是電能轉換與電路控制的核心，但兩者概念范圍有所不同。前者包括功率器件（比如二極管、晶體管、閘晶管等），也包含功率IC（即功率芯片）。

而功率器件則包括電源管理、驅動、AC/DC（數模轉換）、DC/DC（直流變換）。顯然，前者既包括分立器件，也包括集成電路，而后者專指集成電路。

雖然《汽車人》討論的重點是IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）和SiC（碳化硅），都是分立器件，但它們經常被集成到一個大的混合模塊里面。因此，本文不再區分兩者。

根據一家設在波士頓的研究所數據，如果從價值角度，燃油車里面MCU芯片價值占比最高（23%），其次為功率半導體（21%），傳感器芯片排名第三（13%）。

在純電車型中，功率半導體價值占比達到55%，其次是MCU芯片（11%）和傳感器芯片（7%）。2022年，新能源汽車的單車功率半導體價值量達458.7美元，約為傳統燃油車的5倍。而量價齊升帶動，汽車領域功率半導體市場份額逐年提高，金額約為160億美元。

在所有車用半導體里面，功率半導體占比已經達到35%，全球市場年交易價值超過200億美元。

雖然這已是一兩年前的數據，但可以大略了解功率半導體的重要性。

這兩年，隨著電氣化的深入，DC/DC模塊、電機控制系統、BMS、高壓電路的需求量急劇上升，功率半導體的需求水漲船高。在所有車用半導體里面，功率半導體占比已經達到35%，全球市場年交易價值超過200億美元。這一數字還在快速提升。

國內產能現狀

當前中國的新能源車占了全球近60%的比例，對IGBT的需求占了43%。而碳化硅市場要小得多，2023年預計襯底（碳化硅的晶圓片，占價值60%以上）的全球市場規模只有10億美元左右，但同樣也在快速增長。

去年，國內IGBT自給率只有10%，存在巨大缺口。而今年預計自給率就飛速增長到33%。顯然，跨國廠商和國內資本，三年內對此進行了密集投資，導致國內產能上來了。碳化硅也必然走IGBT的路線。

從靜態局面來看，SiC美歐日占了上風，去年，SiC材料的70%來自美國公司。歐洲也擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產業鏈，日本則在SiC模塊和應用開發方面占據領先優勢。

中國目前已具備完整的碳化硅產業鏈，在材料制備和封測應用等部分環節具有國際競爭力。《汽車人》可以預見，最終兩者都將演繹中國奮起直追，然后占據全球50%以上產能的傳統戲碼。

有人認為，人們比較熟悉的所有硅基芯片，都算第一代半導體，而砷化鎵、磷化銦等為第二代，碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體（擊穿電壓很高）為第三代半導體。第三代最大的好處，就是抗高溫、高功率、高壓、高頻和高輻射。這讓其在大功率快充、大功率電機和主逆變器方面大顯身手。

這都是電動車現在拼命升級的幾個能力，讓碳化硅變得炙手可熱。如果IGBT已經建立穩固的現實需求，碳化硅的需求則代表未來業內生態。不過，后者的產能還受到很大制約。

碳化硅晶錠生產，目前國內的水平是這樣的：在長晶爐里15-20天，大概能長出35mm。而國外普遍水平是同樣時間50mm。目前，實驗室里面創造的世界記錄是15天生長130mm（重復性有待驗證，尚未量產）。好消息是長晶爐等設備已實現國產化，未來三到五年窗口期，國內產能會上一個大臺階。

車企加速投資

重要又短缺，而且還賺錢，下游資金介入上游也就有了理由。汽車企業也不例外。

繼2022年之后，2023年上半年，車企投資功率器件的熱潮有增無減。事實上，這已經變成全行業的共識（一級供應商同樣大手筆投資）。

除了保供（提升供應鏈關鍵環節的掌控能力），其實技術上有更充分的理由。幾乎所有車企都同意，必須將三電核心技術掌握在自己手里。現在流行的“N合一”電機，車載多種設備要求的升壓和五花八門的AC/DC、DC/DC變換，系統集成化要求，幾乎每一樣控制系統都離不開對功率半導體的技術掌握。

第三代最大的好處，就是抗高溫、高功率、高壓、高頻和高輻射。這讓其在大功率快充、大功率電機和主逆變器方面大顯身手。

車企要強化自身技術儲備，投資功率半導體，其實不是選修課，而是必修課。

從2021年到今年，車企投資功率半導體，成為一股越來越強勁的浪潮。

不過，和電池投資有點相似，車企投資功率半導體，也有自己孵化、合資合作和戰投三種方式。

自己孵化的典型，莫過于比亞迪。吉利、長城和奇瑞，孵化產能則晚得多。比亞迪從2005年開始探索IGBT生產，到2018年推出IGBT 4.0芯片，去年開始介入碳化硅生產。

吉利2022年成立了自己的功率半導體公司，今年3月該公司成功實現IGBT產品流片，今年裝車應該問題不大。長城籌備的功率半導體生產線正在緊鑼密鼓地建設，年底前可能會投產。奇瑞也在4年前開始啟動IGBT生產鏈，目前旗下IGBT模塊項目還在籌備中。

車企介入都是最近幾年的事情，選擇投資某個供應商的比“自研自投”的要多。完成碳化硅晶體管、SBD、驅動IC車規級驗證的瞻芯電子，成為各路資本的寵兒。

2022年，瞻芯電子先后得到上汽集團、廣汽集團、北汽集團（2020年）、小鵬的多輪投資（其中小鵬獨家投資一輪）。類似的投資一年有幾十起。

合資與戰投雖然都是成為股東，但區別在于合資要參與經營，而戰投一般不介入日常運營。也就是說，與上游供應商達成合資協議，更有利于協同上下游業務，對供應鏈和技術掌控力更強一些

2021年，中國一汽與億馬半導體合資公司的碳化硅項目投產，年產30萬個模塊。2022年，廣汽與株洲中車時代合資，開展IGBT產業化應用。2023年6月，深藍與斯達半導體合資。更早的2019年，東風與中國中車組建“智新半導體”，研發IGBT模塊。2023年理想與三安半導體合資成立”斯科半導體”，產能還在規劃中。

這三種戰略合作方式，絕大多數主流車企都或多或少地涉及，完全置身事外的幾乎沒有。國內的聞泰科技（收購了荷蘭的安世半導體）、士蘭微、斯達半導等一大批功率半導體企業，已經獲得了多個主機廠、一級供應商資本的支持，正在尋求國產替代進程。功率半導體創業熱潮，今年已經進入后半程。

與中國品牌熱情度相似，跨國公司今年集體在碳化硅上發力。光是今年上半年，大眾汽車、現代-起亞、寶馬、福田汽車、極氪、緯湃科技，都投資了安森美的SiC項目。Wolfspeed、意法半導體等，也獲得了多個主機廠的長期供貨合同。這些協議的價值超過29億美元。

其實這只是冰山一角，SiC器材廠商這兩年從未停止過擴產。上半年，全球與SiC相關的項目資本支出，加起來可能超過千億人民幣。對于一個年交易價值10億美元的市場來說，這預示著兩年內將迎來市場爆發。

打通了生產流程和技術障礙之后，晶圓生長率的落后，依照歷史經驗會快速得到改善。中國占有率將從微不足道快速提升至全球重要地位，甚至是頭號供應國。只要有龐大的需求牽引，進而便打通了生產技術，這類演變在歷史上已經多次發生。既然中企在IGBT占有率上提升很快，SiC應該也不例外。