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6月15日，由江蘇無(wú)錫錫山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管委會(huì)和InSemi Research主辦的“2023碳化硅功率器件應(yīng)用及測(cè)試技術(shù)大會(huì)”正式開(kāi)幕。此次會(huì)議聚集了國(guó)內(nèi)知名碳化硅企業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)觀點(diǎn)迸發(fā)，立足當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展，共話未來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)秦舒指出，江蘇省是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的重鎮(zhèn)，也是集成電路產(chǎn)業(yè)大省，截至目前，已完成芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試、專用設(shè)備，核心零部件及關(guān)鍵材料的全產(chǎn)業(yè)鏈布局，且10多年來(lái)產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直穩(wěn)居全國(guó)第一。

(相關(guān)資料圖)

江蘇省內(nèi)又屬無(wú)錫為關(guān)鍵一環(huán)。回溯歷史，無(wú)錫在我國(guó)集成電路發(fā)展過(guò)程中起到了舉足輕重的作用，因此有著集成電路的“黃埔軍?！敝Q。近年來(lái)，隨著華鋒半導(dǎo)體、中環(huán)半導(dǎo)體、海力士二代等重大項(xiàng)目的引進(jìn)和建設(shè)，無(wú)錫集成電路產(chǎn)業(yè)再創(chuàng)新高，去年總產(chǎn)值突破2000億元?，F(xiàn)已建成完整覆蓋集成電路各環(huán)節(jié)的高精技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群，與此同時(shí)，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也已初具規(guī)模。

華大半導(dǎo)體戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理王輝在《中國(guó)碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》的主題演講中指出，新能源汽車對(duì)里程的焦慮和雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，使得硅在功率上的性能被壓榨到了極致。所以行業(yè)一直在探討，要如何進(jìn)一步提升功率轉(zhuǎn)化，還有整個(gè)器件性能的提升。眼下，用新的材料替代成了一個(gè)主流思路。

從應(yīng)用場(chǎng)景看，碳化硅最大的發(fā)展窗口在于新能源汽車市場(chǎng)領(lǐng)域。“所以對(duì)碳化硅從業(yè)者來(lái)說(shuō)，‘得汽車得天下’。”王輝表示，如果一家碳化硅企業(yè)沒(méi)有抓住汽車產(chǎn)業(yè)變革的爆發(fā)式窗口期，在碳化硅這個(gè)事情上就不一定能持續(xù)下去。從目前整個(gè)行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，碳化硅在車載OBC、DCDC上都已投入使用，同時(shí)特斯拉、比亞迪等車企也在大規(guī)模應(yīng)用碳化硅器件。而一些尚處于開(kāi)發(fā)中的車型，比如中高端車型會(huì)至少打造一套碳化硅動(dòng)力平臺(tái)作為備份。據(jù)華大半導(dǎo)體預(yù)計(jì)，整個(gè)行業(yè)會(huì)在今年或者明年爆發(fā)。

盡管如此，碳化硅要完全取代硅還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。王輝認(rèn)為，碳化硅技術(shù)處于快速發(fā)展期，但整體應(yīng)用仍受限于良率、成本、特性。在短時(shí)間內(nèi)，碳化硅不會(huì)進(jìn)入到硅的某些應(yīng)用領(lǐng)域。包括在兩者重合比較多的領(lǐng)域里，滲透率也將是逐步的。

“碳化硅很貴”幾乎是行業(yè)共識(shí)。但據(jù)王輝透露，國(guó)內(nèi)做碳化硅的公司仍面臨著盈利問(wèn)題，其根本原因是襯底和外延的良率不高。而整個(gè)碳化硅襯底環(huán)節(jié)還有兩個(gè)問(wèn)題需要面對(duì)，“一是，有效產(chǎn)能和規(guī)劃產(chǎn)能窗口期的錯(cuò)位。現(xiàn)在碳化硅襯底材料缺貨非常厲害，大家都在拼命擴(kuò)產(chǎn)，擴(kuò)完以后是否能和市場(chǎng)需求相吻合？二是，整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)有可能在未來(lái)5年內(nèi)向8寸遷移，我們現(xiàn)在投資，包括技術(shù)的迭代能不能趕上窗口期？”此外，王輝也提到，碳化硅產(chǎn)業(yè)只有協(xié)同創(chuàng)新才能把整個(gè)成本降下去。

蘇州匯川聯(lián)合動(dòng)力有限公司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理周長(zhǎng)國(guó)也談到了降本問(wèn)題。他表示，降本將成為整個(gè)新能源汽車行業(yè)的主旋律。從整車維度看降本體現(xiàn)在三方面，一是，繼續(xù)壓低零部件采購(gòu)價(jià)格。零部件的采購(gòu)價(jià)格最核心的有兩個(gè)，電池和電驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力電池的價(jià)格主要受到原材料的影響，對(duì)于OEM來(lái)說(shuō)，想要壓電池的價(jià)格和成本非常困難。所以也就出現(xiàn)了一種現(xiàn)象，整車廠帶著現(xiàn)金去預(yù)定電池，反而在電驅(qū)動(dòng)這里，都是7、8家廠商競(jìng)標(biāo)一個(gè)項(xiàng)目，結(jié)果就是不斷擠壓毛利。

二是，推動(dòng)技術(shù)降本，以電驅(qū)來(lái)說(shuō)，主要包括電機(jī)和電控。電機(jī)的主要發(fā)展方向是高速、油冷，成本大概會(huì)有15%的降幅；另外是深度集成，成本也會(huì)達(dá)到10%～15%的降幅。三是，OEM自建供應(yīng)鏈，可以更好地掌握關(guān)鍵技術(shù)并控制成本，同時(shí)也可以幫助OEM與供應(yīng)商進(jìn)行價(jià)格談判和博弈，其中電驅(qū)尤為明顯，未來(lái)電驅(qū)的成本價(jià)格會(huì)持續(xù)下降。

不過(guò)，周長(zhǎng)國(guó)表示，目前OEM對(duì)于整個(gè)電驅(qū)的降本需求期望是年降10%，實(shí)際上因?yàn)殡婒?qū)行業(yè)的惡性競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)可以承受的空間最多只有3%的年降空間，這之間還會(huì)存在巨大的缺口。

BelGaN BV CEO 周貞宏發(fā)表了以《國(guó)際SiC產(chǎn)業(yè)投資趨勢(shì)和挑戰(zhàn)》為主題的演講。他回憶稱，在2015、2016年投碳化硅產(chǎn)業(yè)的時(shí)候，所有的公司都非?？?，因?yàn)闆](méi)有人投，也不知道這個(gè)市場(chǎng)哪一天才會(huì)爆發(fā)。雖然碳化硅不是一個(gè)新事物，但早前的應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模相當(dāng)有限。

從特斯拉Model3開(kāi)始采用后，碳化硅正式迎來(lái)了快速上車期。最早特斯拉Model3里有24顆碳化硅芯片，雖然單價(jià)比IGBT貴，但是碳化硅由于可以把逆變器做得更小，節(jié)省了外圍電路、電感，機(jī)械件，進(jìn)而可以在整個(gè)系統(tǒng)層面把成本做到更低。所以整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)在2018、2019年呈現(xiàn)出缺貨狀態(tài)，也促成了全國(guó)多樁并購(gòu)，包括材料、切割、器件領(lǐng)域都出現(xiàn)了非常多的并購(gòu)。

之后便是，碳化硅市場(chǎng)開(kāi)始爆發(fā)起來(lái)，從2021年大約10億美元，到2027年有望增加到60億美元。周貞宏指出，要進(jìn)入碳化硅賽道，并在國(guó)際賽道里占有一席之地，口袋里沒(méi)有10億美元很難有機(jī)會(huì)。因?yàn)樘蓟枋且粤咳俚男袠I(yè)，有規(guī)模效應(yīng)，除非有突破性的創(chuàng)新，能顛覆所有的產(chǎn)業(yè)。同時(shí)他表示，國(guó)產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)主要面臨著兩個(gè)挑戰(zhàn)，經(jīng)驗(yàn)不足和太分散。

國(guó)內(nèi)除了比亞迪、華潤(rùn)微等頭部公司，很多碳化硅企業(yè)都是2019年后才成立。相比國(guó)際巨頭，人員、規(guī)模、技術(shù)都相對(duì)欠缺。以WOLFSPEED為例，其在2022年建新廠規(guī)劃的周期是48個(gè)月，這其中不僅包括建廠時(shí)間，還得通過(guò)車規(guī)級(jí)可靠性認(rèn)證。

另外，近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)碳化硅的投入非常大，但也非常零散?！斑@個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，大部分沒(méi)有規(guī)模沒(méi)有創(chuàng)新的公司，再過(guò)3年5年可能都會(huì)很難生存下去?！敝茇懞暾J(rèn)為，現(xiàn)有的碳化硅公司在未來(lái)仍需要更多的合作，從國(guó)內(nèi)、國(guó)外，通過(guò)合作、引進(jìn)超前技術(shù)或者通過(guò)創(chuàng)新，才能有機(jī)會(huì)從中小公司發(fā)展壯大起來(lái)。

onsemi中國(guó)區(qū)汽車市場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人吳桐以其2015年參與制定的碳化硅白皮書(shū)指出，碳化硅技術(shù)主要存在三個(gè)痛點(diǎn)。一是，產(chǎn)能問(wèn)題。無(wú)論是單芯片的產(chǎn)能還是尺寸的擴(kuò)張，從6寸到8寸、良率的提升、瘋狂擴(kuò)建廠，都是為了實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)生晶片，使成本下降。二是，封裝技術(shù)問(wèn)題。傳統(tǒng)的IGBT有很多優(yōu)勢(shì)，包括可操作性、成本，但是在碳化硅領(lǐng)域，封裝技術(shù)的要求有很多的提升和需求，這就需要行業(yè)對(duì)封裝技術(shù)有進(jìn)一步優(yōu)化和升級(jí)的空間。

三是，系統(tǒng)的整合問(wèn)題。如何能進(jìn)行系統(tǒng)整合，通過(guò)客戶端更好的應(yīng)用碳化硅也是一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)樘蓟璨⒉皇羌床寮从玫?，而要從系統(tǒng)層級(jí)，包括控制、保護(hù)、甚至包括整個(gè)三電系統(tǒng)、汽車的電氣升級(jí)，可能都會(huì)有和碳化硅息息相關(guān)的東西，所以系統(tǒng)整合的升級(jí)也很重要。

總體上，碳化硅技術(shù)并不是說(shuō)得那么容易，不是光有碳化硅芯片就可以了，芯片還需要一個(gè)封裝，需要系統(tǒng)才能發(fā)揮最大的價(jià)值。封裝系統(tǒng)里面的設(shè)計(jì)難度不亞于整個(gè)芯片的設(shè)計(jì)，所以接下來(lái)可能會(huì)有很多新的技術(shù)隨著封裝來(lái)迭代?！拔蚁嘈旁谖磥?lái)幾年，肯定會(huì)有類似的產(chǎn)品和碳化硅的封裝模式，因?yàn)樘蓟璧姆庋b百家爭(zhēng)鳴，每一家都有推出自己的碳化硅的封裝，甚至我們很多下游客戶也在做自己的封裝，但是我相信，一旦有一款性能和成本都特別具備優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，未來(lái)肯定是會(huì)一統(tǒng)天下的?！?/p>

博世汽車部件（蘇州）有限公司汽車電子事業(yè)部功率半導(dǎo)體戰(zhàn)略合作負(fù)責(zé)人王駿躍表示，從生產(chǎn)階段來(lái)看，純電車由于電池生產(chǎn)所排放的二氧化碳，實(shí)際要比燃油車高，但如果把時(shí)間線拉長(zhǎng)一點(diǎn)，把利用率的過(guò)程放進(jìn)來(lái)，也就是從生產(chǎn)制造、使用到報(bào)廢的整個(gè)過(guò)程看，新能源汽車尤其是純電車的碳排放要比燃油車少得多。舉個(gè)例子，65度的電池的碳排放會(huì)比燃油車減少大約20%，如果電池更小一些，可以降低30%左右。某種程度上，盡早地禁止燃油車銷售意義重大。

據(jù)博世預(yù)測(cè)，2023年預(yù)計(jì)會(huì)有較多車企逐步采用800V技術(shù)，到2025年，國(guó)內(nèi)乘用車和輕型商用車的銷量大約在1400萬(wàn)臺(tái)左右，其中純電約50%，而在所有純電車型中，碳化硅的滲透率將達(dá)到46%。到2029年，這個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)更加可觀，到時(shí)預(yù)計(jì)會(huì)有超過(guò)2000萬(wàn)臺(tái)的乘用車和輕型商用車，其中純電部分超過(guò)70%，碳化硅的滲透率將達(dá)到60%左右。

據(jù)王駿躍介紹，今年起，博世第二代產(chǎn)品會(huì)陸續(xù)上線，分立產(chǎn)品也會(huì)逐步推向市場(chǎng)。另外，與模塊相關(guān)的產(chǎn)品部分，今年會(huì)提供一些對(duì)內(nèi)使用的模塊，并逐步在2025年左右推出一些對(duì)外的模塊產(chǎn)品。據(jù)悉，博世內(nèi)部有一項(xiàng)比較獨(dú)特的碳化硅CSL模塊技術(shù)，預(yù)計(jì)會(huì)在2023年提供樣品，到2025年左右達(dá)到批產(chǎn)。采用博世最新碳化硅芯片技術(shù)的全新B6 SiC模塊分為兩個(gè)電壓等級(jí)750V和1200V，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PinFin冷卻和集成式冷卻器這兩種冷卻方式，同時(shí)也做到了比較低的電感和更先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)。

寫(xiě)在最后

以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體被視為是我國(guó)可以彎道超車的重要領(lǐng)域。一方面，國(guó)內(nèi)碳化硅的起步時(shí)間和國(guó)外相比，并沒(méi)有相差太遠(yuǎn)，包括6寸碳化硅材料已經(jīng)達(dá)到和國(guó)外差不多的水平；另一方面，得益于新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展，碳化硅上車明顯提速的同時(shí)，也將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步做大變強(qiáng)。隨著汽車電動(dòng)化滲透率不斷提高，國(guó)產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)未來(lái)可期！