近日，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會(huì)在長沙成立，將加快汽車功率芯片的國產(chǎn)化。在成立大會(huì)暨汽車功率芯片發(fā)展研討會(huì)期間，獲悉，汽車結(jié)構(gòu)性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來機(jī)會(huì)，降本提質(zhì)是國產(chǎn)功率芯片尤其是碳化硅功率半導(dǎo)體“上車”的關(guān)鍵。

? 汽車結(jié)構(gòu)性缺芯給國產(chǎn)芯片帶來機(jī)會(huì) ?

在會(huì)上行業(yè)專家表示，一輛電動(dòng)車如果前驅(qū)與后驅(qū)都用功率半導(dǎo)體，功率半導(dǎo)體約占電機(jī)控制器的成本50%。

業(yè)內(nèi)人士表示，功率半導(dǎo)體，包括IGBT、碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體；業(yè)內(nèi)共識(shí)是，20萬元以內(nèi)的電動(dòng)車用IGBT，20萬元以上的電動(dòng)車用碳化硅功率半導(dǎo)體；碳化硅功率半導(dǎo)體損耗小、耐高壓、耐高溫，是功率半導(dǎo)體的未來發(fā)展方向之一。

目前汽車業(yè)仍結(jié)構(gòu)性缺芯，比如，電源類、控制類、通信類、計(jì)算類、功率類的芯片均緊缺。像碳化硅芯片項(xiàng)目投資建設(shè)期需18-24個(gè)月，去年有許多碳化硅項(xiàng)目的投資，要2025年才會(huì)釋放產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2025年碳化硅功率半導(dǎo)體的緊缺狀況才會(huì)得到緩解。

國產(chǎn)化是解決缺芯風(fēng)險(xiǎn)的辦法之一。目前，國內(nèi)的碳化硅供應(yīng)商，還沒有大規(guī)模供應(yīng)車規(guī)產(chǎn)品。加工硅要1500°C，加工碳化硅要2500°C；硅基襯底制作時(shí)間是兩三天，碳化硅襯底制作時(shí)間是兩三周。碳化硅器件的工藝要求高，所以成本約是硅基器件的數(shù)倍。現(xiàn)在，碳化硅功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)工藝還不夠成熟，良率不是很高，成本較高，未來成本一定要降下來。

? 降低成本是國產(chǎn)碳化硅器件上車關(guān)鍵 ?

前進(jìn)之路上，成本成為碳化硅進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍的主要制約。有研究顯示，特斯拉 Model3 的主驅(qū)動(dòng)逆變器采用 48 個(gè)碳化硅 MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管），總成本是傳統(tǒng)方案絕緣柵雙極型晶體管的 3~5 倍。據(jù)此推算，平均 2 輛特斯拉的純電動(dòng)車就需要用一片 6 英寸碳化硅晶圓。

盡管市場上還沒有看到在大電流領(lǐng)域比碳化硅更好的接近量產(chǎn)的替代品，但是馬斯克不久前宣布特斯拉汽車將減少碳化硅使用量，這也被認(rèn)為是“價(jià)格屠夫”向零部件傳導(dǎo)成本壓力的無奈之舉。

目前國內(nèi)新能源汽車行業(yè)的通常做法是，售價(jià) 20 萬元以內(nèi)的電動(dòng)車用絕緣柵雙極型晶體管，20 萬元以上的高端車型用碳化硅功率芯片。

業(yè)內(nèi)形成共識(shí)，降低成本是國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體在汽車上大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵，未來一定要想辦法把成本降下來。

張真榕告訴本報(bào)記者，車用碳化硅的成本受制于多方面因素，包括晶體質(zhì)量、晶體生長速度、晶體切磨拋光帶來的損耗等，這些是企業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)需要共同攻克的課題。其中，碳化硅襯底占碳化硅芯片成本的一半以上，降低襯底成本是整體降本的重點(diǎn)。

據(jù)了解，碳化硅要在 2300 攝氏度以上高溫的黑箱中制造，溫度和壓力控制出現(xiàn)微小失誤都會(huì)造成失敗。要想擴(kuò)大晶片尺寸，生產(chǎn)難度就會(huì)呈幾何式增長。

傳統(tǒng)汽車時(shí)代，新車開發(fā)要45個(gè)月；數(shù)字化時(shí)代，新車開發(fā)要18-24個(gè)月，因此芯片、模塊、電驅(qū)、整車開發(fā)需要同步進(jìn)行，需要整車廠與半導(dǎo)體廠深度協(xié)同。“SiC處于汽車應(yīng)用的起步階段，需不斷提升SiC功率器件的生產(chǎn)制造良品率，滿足車規(guī)級量產(chǎn)質(zhì)量要求；SiC應(yīng)用于車輛屬于系統(tǒng)工程，需要整車、零部件、原材料生產(chǎn)企業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈共同合作?！敝袊囃袘?yīng)該多給國產(chǎn)半導(dǎo)體試錯(cuò)中改進(jìn)的機(jī)會(huì)。

據(jù)行業(yè)跟蹤數(shù)據(jù)，國外半導(dǎo)體企業(yè)在碳化硅芯片方面占據(jù)優(yōu)勢，國產(chǎn)SiC芯片在整車上應(yīng)用的規(guī)模較小且產(chǎn)業(yè)鏈仍不成熟；國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)，在SiC模塊封裝方面開始形成規(guī)模，量產(chǎn)推廣速度加快。SiC模塊的成本有望在2025年降到同規(guī)格IGBT的1.5~2倍，采用SiC技術(shù)的汽車電機(jī)控制器的占比將逐步增加。

如何降低成本、穩(wěn)定質(zhì)量，是國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體在車上大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。

碳化硅襯底目前占碳化硅芯片成本的約60%，因此降低襯底成本是重點(diǎn)。而現(xiàn)在碳化硅襯底的生產(chǎn)工藝還有三個(gè)瓶頸：一是晶體質(zhì)量，二是長晶效率，三是切磨拋的損耗，這是行業(yè)內(nèi)各家企業(yè)都在努力攻克的難關(guān)。隨著產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)和產(chǎn)學(xué)研合作，未來有很大降本空間。

主要方法：

一、是通過技術(shù)創(chuàng)新，提高效率和良率；

二、是規(guī)模化生產(chǎn)；

三、是設(shè)備、材料國產(chǎn)化。如，碳化硅晶錠在長晶爐里15-20天長3.5厘米，如果長5厘米，效率將更高。

目前，長晶爐等設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。“未來三到五年窗口期，會(huì)給國內(nèi)裝備提供平等機(jī)會(huì)?！?/span>

? 行業(yè)呼喚標(biāo)準(zhǔn)完善以及避免盲目投資 ?

現(xiàn)在問題是未來兩三年產(chǎn)能嚴(yán)重不足，國際大芯片企業(yè)都在投資，更多投資在國外。中國是全球最大的新能源汽車市場，博世也在尋找合作伙伴，在中國市場布局，形成一定的戰(zhàn)略合作關(guān)系。

對于碳化硅的缺口，2025年全世界2000萬輛新能源汽車，如果B級以上車型15%-30%使用碳化硅功率半導(dǎo)體，那么碳化硅的缺口預(yù)計(jì)將達(dá)到150萬-300萬片6英寸晶圓。大家沖著這個(gè)缺口，拼命擴(kuò)產(chǎn)。

但是，國產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體真正有效產(chǎn)出、達(dá)到車規(guī)級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不多，中低端的碳化硅功率半導(dǎo)體存在產(chǎn)能過剩的風(fēng)險(xiǎn)。

在避免盲目擴(kuò)張的呼聲之外，盡快完善汽車功率半導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)，也是業(yè)界熱切期盼的?，F(xiàn)在每家車廠需要的功率器件“百花齊放”，讓供應(yīng)商的研發(fā)力量不能集中，能否讓汽車功率芯片、封裝的標(biāo)準(zhǔn)趨同，有利于集中精力辦大事。

國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導(dǎo)體分會(huì)的理事長董揚(yáng)表示，成立功率半導(dǎo)體分會(huì)就是為了建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)，打通標(biāo)準(zhǔn)制訂、檢測認(rèn)證等各個(gè)環(huán)節(jié)。

相信中國汽車功率半導(dǎo)體行業(yè)將會(huì)迎來大發(fā)展的機(jī)會(huì)。