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多家车企布局碳化硅,高压快充成为“必修课”?
2023-10-18 来源:贤集网
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关键词: 半导体 电子元器件 集成电路

根据企查查显示,浙江晶进集成电路有限公司于近日成立,该公司法定代表人为潘运滨,注册资本1.5亿元,经营范围包含:集成电路制造、半导体分立器件制造、电子元器件制造、集成电路芯片及产品制造、电子产品销售等。

企查查股权穿透显示,该公司由浙江晶能微电子有限公司(下文简称“晶能微电子”)全资持股,后者控股股东为吉利迈捷投资有限公司。据悉,晶能微电子是吉利旗下功率半导体公司,专注于Si IGBT和SiC MOS的研制与创新。

2022年12月,晶能微电子宣布完成Pre-A轮融资。今年6月,晶能微电子宣布完成第二轮融资。

在不到12个月的时间里,完成两轮融资,从这可以看出吉利对于抢占SiC功率器件市场是有多么迫切。

车企里面如此急切的不止吉利一个,越来越多的车企通过自研、合作、投资等方式进驻功率半导体市场。



一汽红旗、东风汽车发布2大SiC技术成果

上半年,一汽红旗与东风汽车先后举办发布会,公布最新的新能源领域技术成果。


● 东风汽车发布马赫E品牌,年底量产SiC模块

4月10日,2023东风汽车品牌春季发布会暨第七届科技创新周在武汉开幕。发布会上,东风汽车发布东风量子智能电动架构、马赫E新能源动力品牌与“东风氢舟”氢动力技术品牌。

其中,马赫E中采用了SiC技术。该技术主要由电驱、电池、补能三大产品平台组成,而马赫电驱采用了碳纤维包覆转子技术的电机,转速可达30000转/分,与自主开发的SiC控制器匹配,系统最高效率可达94.5%,实现“高速高效”。

此外,会上还透露,东风公司在今年年底将量产高性能的碳化硅(SiC)功率半导体模块。


● 红旗汽车发布"旗帜"架构下第三大平台——SiC混动平台HMP

4月8日,“遇见旗技——红旗新能源技术发布会”在长春一汽NBD旗境空间隆重举行。

会上,红旗汽车发布了全新混动平台HMP,该平台是旗帜超级架构下的第三大平台,前两大平台包括“旗羿”电动平台HME以及“旗偲”智能平台HIS,其中HME中配备了超高频高功率SiC模块。

据悉,全新混动平台HMP综合效率达90%以上,纵置变速器输出扭矩超过4500Nm、横置变速器输出扭矩达3900Nm;此外,红旗还开发了非常紧凑、高效的横置混动变速器HDU35,运用于A、B级混动车型,采用了中压碳化硅逆变器、多层扁线油冷电机,实现总成重量较同级产品降低10kg以上。

此外,红旗在4月3日宣布完成了首款全国产电驱用1200V塑封2in1碳化硅功率模块A样件;他们还自主研发了国际领先的红旗HSM高效电驱系统,该系统搭载超高频高功率SiC模块等技术,实现引领全球的95.5%系统效率。

红旗已明确宣布将有2款搭载“旗帜”超级架构的SiC车型在2023年上市,分别是轿车E001以及SUV E202。


市场的呼唤

对于电车来说,随着各国对于新能源政策的推行,现在电车市场仍然处在一个上升时期。

既然电车的需求不少,有关电车的DC-DC模块、电机控制系统、电池管理系统、高压电路等部件需求自然跟着增加,半导体功率器件作为电子装置的核心元器件,需求量直线飙升。

功率半导体在电车上的使用比重远超传统的油车,此外,以SiC和IGBT为代表的功率器件在电车上的价值比重也高于油车。新能源汽车的单车功率半导体价值量达458.7美元,约为传统燃油车的5倍。而量价齐升带动,汽车领域功率半导体市场份额逐年提高,金额约为160亿美元。

在纯电动车中,价值占比前三的分别是,功率半导体(55%)、MCU芯片(11%)、传感芯片(7%)。



迎着电动化的趋势,车规级功率半导体的地位越发重要,车企将权重逐渐移向功率半导体的领域,自然是无可厚非。

假如,这些功率半导体元器件供应充足,或许车企们的行动会放缓。但现实是,过去几年车规级功率半导体一直处于短缺紧张的局面中,尽管目前大部分的汽车芯片供应都已经逐渐恢复正常,但诸如SiC等功率芯片需求依然处于供不应求状态。

上述的电车市场火热外加车功率半导体供应紧张局面,这两者结合迫使车企们踏足功率半导体领域。

车企涉足功率半导体领域,一是可以提高自己品牌的竞争力。SiC功率元器件应用在电车上,通过其优良的物理特性,可以提升电车的驱动效率、缩短电车的充电时间、增加电车的续航里程,这些性能的提升可以让自己旗下的整车产品竞争优势凸显。

二是将技术掌控在自己手中。目前,全球功率半导体供应商前十名全是海外企业,功率半导体技术都掌握在这些欧美日企业的手中,国内功率半导体元器件不得不依赖进口,这对国内车企在全球市场的竞争是不利的。加强企业的自助研发能力和技术储备,打破技术壁垒,将技术掌握在自己手中,在产业链中将获得更多的话语权,减少对外界依赖,这是国内车企未来发展趋势。

三是可以获得安全稳定的供应链。在前几年芯片短缺,交货长达几十周,有些车企的产品被迫减产或者停产。如今,英飞凌、安森美、意法的MOSFET、IGBT等功率半导体器件交货周期长达50周。未来,SiC功率元器件的短缺局面或将继续持续一段时间。面对这样不稳定的供货关系,车企理所当然地想要自己下场来建立一个稳定的供应链,保证自己在面对市场波动时将损失降到最低。


车企为何高强度布局芯片?

为什么车企会在芯片侧做如此大范围和高强度的布局呢?尤其是2022年后芯片自研节奏明显加快了。

从以上四种布局模式可以看出,车企涉足的自研芯片主要分为智驾芯片、座舱芯片和功率半导体三大类。

随着汽车四化的持续演进,智能化(包括智能驾驶和智能座舱)和电动化已势不可挡,单车智能芯片和功率半导体的价值含量越来越高。

据ICV数据,2022年全球智驾AI芯片市场规模为33亿美元,年复合增长率为43%,智能座舱芯片的搭载率超过80%,预计到2030年全球座舱芯片市场规模将达到700亿美元。

功率半导体涉及电动汽车的驱动效率、充电速度以及续航里程等多方面性能,是三电的 核心模块。

据Strategy Analytics统计,电动汽车的单车功率半导体价值量平均可达500美元,是传统燃油车的5倍。



功率半导体、座舱芯片和智驾芯片分别对应三电性能、座舱体验和智驾功能,同属于当前整车科技卖点的前列。主机厂通过芯片布局,不仅能满足技术自主可控需求,还能提升整车产品的差异化竞争优势。

以智能为例,智驾的竞争归根到底是AI能力的竞争,AI能力的竞争归根到底是芯片性能+算法架构+数据量的竞争,三者高度耦合。

通过自研智驾AI芯片,主机厂可以自己定义芯片规格需求,深度挖掘芯片潜力,基于算法架构来设计芯片架构,快速响应自家算法迭代需求,同时极大地降低因满足不同主机厂差异化需求所带来的设计冗余,芯片设计做到极简,进一步降低BOM。

目前智驾AI芯片的自研技术和资金门槛较高,除了特斯拉、蔚小理外,其他车企大都通过合资或投资的方式进行上游布局。

座舱芯片相比智驾芯片搭载率更高,需求量更大,理应吸引车企深度布局,但是现状却是自研座舱芯片的主机厂寥寥无几。

公开信息只有蔚来在自研,吉利的关联公司亿咖通,与安谋合作开发了龍鹰一号。连芯片能力独一档的特斯拉也依然选择AMD的座舱芯片,目前上市车型几乎都在使用高通系列芯片,8155一度成为了智能座舱的标杆,现象背后反映多重原因:

一是因为第三方座舱芯片性能和供应能力均能满足下游车企需求,二是芯片本身价值量并不高,远不及智驾芯片,三是座舱芯片竞争力与生态链完善度密不可分,重新更换新平台往往费时费力,从全生命周期来看并不划算。

功率半导体因价值量大且涉及三电核心性能,目前成为了国产厂商芯片布局的主攻方向,上述四种模式都有覆盖,其中传统主机厂既有自研动作也有对外合作,形式丰富,而新势力则倾向于对外合作,布局的赛道已经从IGBT往下一代SiC扩展。

车企芯片布局同时反映了一种多元化用芯策略,汽车本身是一个结构复杂且产业链很长的超级产品,经过大风大浪的车企很少将「核心芯片」放在一个篮子里,对外合作秉承多元模式原则乃为上策。

例如国内不少主机厂选择2-3家智驾芯片来量产适配,且大多是国产和海外供应商组合模式。

以理想为例,L系列车型高阶智驾采用英伟达Orin平台,而低配版则使用地平线J5平台,虽然两套系统的开发需要投入更多的人力物力,但是双供应商模式提升了理想作为客户的话语权,同时保证了供应链的稳定性。

比亚迪同样如此,在腾势N7上使用英伟达Orin芯片,而计划在汉车型的高阶版上使用地平线征程5芯片。

蔚来和小鹏虽然在智驾芯片平台上一直选择英伟达独家供应,但自研芯片布局也反映了重新塑造供应模式的底层诉求。

大众则把合作玩法推到极致,在经历疫情期间供应链风险后已经开始直接与半导体制造厂商合作,取代原来的一级供应商模式。通过与多家半导体厂商合作,直接进行谈判和采购,提高对半导体供应链的透明度和掌控度。

大众旗下CARIAD选择与地平线合资,基于对方芯片开发其智能驾驶系统,新公司并不研发新的芯片,而是通过战略合作深入构建一套适配大众中国乃至全球战略的高阶智驾系统,把伙伴能力嵌入到自己庞大的汽车版图中。

虽然大众在芯片领域布局频繁,但是始终没有触碰自研芯片这条线,欧美老牌车企深谙企业经营之道,崇尚合作分工。

从财务角度芯片自研从某种程度上并不是一笔划算的买卖,且自研风险高,管理基因并不匹配。基于第三方已有芯片的合资模式已然是其目前最深度的芯片布局策略。