第三代半導(dǎo)體功率器件在新能源汽車應(yīng)用中的兩大關(guān)鍵因素

2022年11月7-8日，“2022張江汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會暨全球汽車電子交流會”在上海張江科學(xué)會堂隆重舉行。本次會議以“智鏈未來 本立而道生”為主題，由上海市經(jīng)信委、浦東新區(qū)科經(jīng)委、自貿(mào)區(qū)張江管理局指導(dǎo)，《中國汽車報(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，中國能源汽車傳播集團(tuán)支持。

“2022全球汽車電子分析師大會”持續(xù)升級打造專業(yè)、深度、全面和前瞻等核心亮點(diǎn)。7日的會場群賢畢至、群英薈萃，再次掀起了汽車半導(dǎo)體行業(yè)交流盛會和“頭腦風(fēng)暴”，共論和解碼全球新格局下的產(chǎn)業(yè)脈搏動(dòng)向、重要挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。

在“分析師大會”的下午場中，集微咨詢朱航歐以“第三代半導(dǎo)體在新能源汽車上的應(yīng)用及展望”為主題，分享了第三代半導(dǎo)體在新能源汽車上的應(yīng)用、市場規(guī)模，并圍繞半導(dǎo)體優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、動(dòng)向等維度，挖掘第三代半導(dǎo)體在新能源汽車的發(fā)展前景。

朱航歐表示，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)逆勢的窗口產(chǎn)業(yè)，2021年全球的新能源汽車銷量大概672萬臺，集微咨詢預(yù)計(jì)，2022年中國新能源汽車銷量或?qū)⒊^600萬輛。

同時(shí)，其介紹到，平均每輛新能源汽車中的功率器件價(jià)值占到了車用半導(dǎo)體器件總價(jià)的55%以上，集微咨詢預(yù)計(jì)，2022年中國新能源汽車功率器件市場規(guī)模將超過160億元。

談到新能源汽車?yán)锩娴墓β势骷?，逃不開非?；馃岬牡谌雽?dǎo)體的話題。朱航歐直言，從材料端來說，第三代半導(dǎo)體早在十幾年前以它高頻、耐高壓、高效的優(yōu)異的材料特性，獲得一些關(guān)注，只不過受限一些技術(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、中游的進(jìn)步，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。

對于第三大半導(dǎo)體的優(yōu)勢，朱航歐表示，損耗降低、提升能源轉(zhuǎn)換效率，同等電池容量有了更多的續(xù)航里程，提升整車競爭力。當(dāng)然，除了技術(shù)上的優(yōu)勢，我們認(rèn)為，第三代半導(dǎo)體功率器件在新能源汽車中的應(yīng)用也將加速車企的新能源汽車產(chǎn)品升級，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)開拓更加廣闊的市場空間。

在活動(dòng)現(xiàn)場，朱航歐針對SiC在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器/OBC/DC-DC中的優(yōu)勢表現(xiàn)等進(jìn)行了闡述。

據(jù)了解，早在2014年，豐田就推出了SiC MOSFET，受限于當(dāng)時(shí)高昂的成本和技術(shù)的不成熟，前期產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直較緩。特斯拉作為整個(gè)行業(yè)的領(lǐng)頭羊，它在2018年Modle3就搭載了全碳化硅Mosfet率變器，國內(nèi)車企中，比亞迪、吉利、蔚來等也在加速SiC MOSFET逆變器的落地。

在其看來，國內(nèi)新能源汽車企業(yè)首先在OBC和DC-DC中應(yīng)用SiC器件，然后逐步滲透到可靠性要求更高的電機(jī)控制器。此外，多家零部件供應(yīng)商發(fā)布了開發(fā)、量產(chǎn)SiC電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)劃，因此，上游企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)迅速，勢必導(dǎo)致價(jià)格大戰(zhàn)；中游企業(yè)鎖定貨源，似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；下游企業(yè)試錯(cuò)機(jī)會增加，未來SiC將會有更好的發(fā)展機(jī)會。

同時(shí)，其進(jìn)一步介紹到，隨著大家對于充電效率和時(shí)間的敏感，絕大多數(shù)的主流車型目前將800V列為首選選擇，我們看到800V的電壓平臺下，硅的IGBT開關(guān)損耗其實(shí)是遠(yuǎn)高于SiC的，SiC的平臺它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，但是長期來看，整車的成本還是會下降的，我們預(yù)計(jì)到2025年整個(gè)800V+SiC方案滲透率將超過15%。

當(dāng)然，對于SiC功率器件在新能源汽車中的細(xì)分規(guī)模，朱航歐也進(jìn)行了詳細(xì)介紹。其表示，SiC功率半導(dǎo)體首先在高性能C級及以上車型中取得應(yīng)用，然后逐步滲透到B級車和部分A級轎車。根據(jù)集微咨詢測算，2021年，新能源汽車SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模約44.1億元；2022年預(yù)計(jì)近70億元。

到2026年，新能源汽車SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將接近280億元，年均復(fù)合增長率超過45%?？紤]到性能利用率及成本的原因，SiC功率器件在A級車中的滲透率不會有太大提升，A級車中SiC功率器件的市場也會保持在一個(gè)相對較小的規(guī)模水平。B級及以上車型才是SiC功率器件的主要市場。

此外，其詳細(xì)介紹了GaN功率器件在新能源汽車的具體應(yīng)用及優(yōu)勢，在其看來，新能源汽車是不同技術(shù)路線（Si、SiC和GaN）的主要爭奪市場。就技術(shù)上而言，GaN電力電子器件在48V的混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域?qū)碛休^強(qiáng)的競爭力，而且基于其成本優(yōu)勢，未來市場前景被業(yè)內(nèi)人士看好。

對于第三代半導(dǎo)體在新能源汽車應(yīng)用中推進(jìn)的關(guān)鍵因素，朱航歐表示，第一毫無疑問就是可靠性問題，比如說碳化硅高頻開關(guān)帶來的電磁干擾，氮化鎵的異質(zhì)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，第二毋庸置疑就是成本問題，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)會大規(guī)模替代硅的器件。

值得一提的是，在峰會上，朱航歐對全球SiC五大龍頭企業(yè)現(xiàn)狀及動(dòng)向也做出了非常詳細(xì)的介紹。其直言，從意法半導(dǎo)體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆半導(dǎo)體、安森美5大企業(yè)的動(dòng)向可以看出，其實(shí)這5大碳化硅企業(yè)都在不停擴(kuò)產(chǎn)垂直整合，由此可見，這5大企業(yè)其實(shí)對整個(gè)碳化硅在新能源汽車上應(yīng)用抱非常樂觀的態(tài)度。

而國內(nèi)的企業(yè)同樣在緊抓國產(chǎn)替代機(jī)遇積極擴(kuò)產(chǎn)布局，龍頭企業(yè)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。最后，朱航歐直言，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，在未來一定會有一個(gè)非常好的發(fā)展前景。