2022汽車半導體生態峰會演講實錄|集微咨詢朱航歐：第三代半導體在新能源汽車中的應用于展望

以“智鏈未來 本立而道生”為主題的“2022張江汽車半導體生態峰會暨全球汽車電子博覽會”由《中國汽車報》社主辦，張江高科、愛集微、浦東新區投資促進二中心承辦，11月7日-8日在上海張江科學會堂隆重舉行。

本屆峰會邀請了以半導體為核心的全球智能網聯汽車生態鏈企業高管、知名分析師與投資機構、中外行業大咖參加，瞄準新智能汽車與能源汽車技術前沿，就科創+產業+金融進行深度交流，為汽車半導體產業發展貢獻智慧和力量。同時，通過趨勢分享、前沿技術碰撞、投資邏輯解讀以及全球汽車電子博覽會，共同探討全球巨變下的汽車半導體產業鏈發展，為業界充分展示汽車電子最新發展成果與趨勢，打造國際化一流汽車半導體領域展示平臺。

其中，在11月7日舉辦的“全球汽車電子分析師大會”，集微咨詢資深咨詢師朱航歐做了題為《第三代半導體在新能源汽車中的應用于展望》的精彩演講，以下內容為現場演講實錄：

朱航歐：前面各位專家從新能源汽車市場角度和大家聊了一下汽車的發展，我今天就從第三代半導體整個在新能源汽車當中的應用聊聊整個發展。

集微咨詢資深咨詢師 朱航歐

在全球經濟衰退和整個半導體下行周期背景下，新能源汽車似乎成為了一個逆勢的窗口產業，2021年全球的新能源汽車銷量大概672萬臺，國內占到了接近54%的水平，我們預計新能源汽車銷量超過六百萬臺。

和傳統的燃油車相比，每輛新能源汽車當中的功率價值器件占到了總價的55%以上，之前的燃油車功率價值器件可能是70多美元，現在可能變成了380-400美元。我們預計在中國2022年的新能源汽車的功率器件規模超過160億元。

談到新能源汽車里面的功率器件我們逃不開非常火熱的第三代半導體的話題，從材料端來說，第三代半導體早就以其高頻、耐高壓、高效的優異的材料特性在十幾年前獲得一些關注，只不過受限于一些技術和產業的發展，下游的應用沒有被打開，近兩年隨著上游的材料制備端、中游期間端的進步，我們下游的應用逐漸被打開，包括知道的光伏、工業電源以及最為火熱的新能源汽車的市場。

除了技術上的優勢，我們認為其實三代半導體功率器件在汽車上的應用也將加速整個新能源汽車車企的產品升級，為整個新能源汽車產業開創出更廣闊的市場空間。

具體從碳化硅的功率器件來看一下，我們大家知道它運用在的是很著名的電機驅動，OBC、DCDC當中，它的優勢可以主要總結成以下三個方面，第一個是效率提升，尤其是處于頻繁的低工況下可以獲得更高的效率，那么由于它的器件小體積的要求也會明顯降低整個系統的重量和體積，再就是因為碳化硅的功率器件開關損耗低可以把頻率提升，有助于消除整個系統的噪音。

早在2014年其實豐田就已經推出了碳化硅的器件，受制于成本和技術的不成熟，前期發展比較緩慢。特斯拉作為整個行業的領頭羊，在2018年Modle 3就搭載了全碳化硅Mosfet逆變器，比亞迪也已經上線了，其它的像吉利、蔚來也在加速碳化硅逆變器的加速落地。

整車企業引入碳化硅已經是毋庸置疑的問題，國內的新能源汽車企業主要在OBC和DCDC當中應用我們的碳化硅器件，逐步慢慢滲透到可靠性要求更高的電機控制器，同時和上游車企一起開發和量產整個電機驅動的計劃，那么對于上游的企業不斷擴產，價格勢必會降低，也在不斷的和上游做一些鎖定供貨的協議，下游企業試錯機會增加，未來我們的產業也將會有更好的發展。

隨著進一步的大家對于充電效率和時間的敏感，絕大多數的主流車型目前將800伏列為首選，目前我們的平臺是400伏，從400伏提升到800伏碳化硅功率器件成為考慮首選，我們看到800伏的電壓平臺下，硅的IGBT開關損耗其實是遠高于碳化硅的，碳化硅的平臺不僅僅可以解決里程焦慮的問題，而且它的充電快、動力強，雖然單個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，我們預計到2025年整個800伏+碳化硅滲透率超過15%，全球已經有不下15家的企業已經在布局這個800伏的超級快充了。

隨著高壓平臺愈演愈烈，我們看到2021年預計是碳化硅功率器件6.85億美元，僅僅是新能源汽車的市場規模超過了2016年對于碳化硅整體市場規模的預期了，已經超過10倍的預期了，因此可以看到，大家不論是從產業層面還是企業層面對于這個都是非常看好的。

那么，我們可以看到碳化硅器件在新能源汽車滲透率逐步提升的，從國內的市場來看，我們剛才提到是在OBC和DCDC當中滲透的，應用比較成熟了。目前應用是不能成熟的，在新能源汽車當中的滲透近兩年開始提速，我們預計2026年無論是碳化硅二級管還是滲透率都會超過28%，并且它是先在續航里程高于500公里的高性能汽車上逐步開始應用的。

我們從細分領域上來看，剛才也提到它主要應用于高性能的車型上，比如說C級車上取得應用，逐步滲透到B級車和部分的A級車，那么我們預計到2026年整個新能源汽車碳化硅功率市場規模將接近280億美元，年復合增長率超過45%。

考慮到主要是性能和利用率的原因，以及成本的一些原因，碳化硅A級車滲透率不會有太大的提升，B級及以上才是主要的市場。

接下來看氮化鎵的功率器件，氮化鎵相比于碳化硅有更高的工作頻率，并且最低閾值低于碳化硅的器件，更適合高頻率和小體積以及對功率要求略微低一點的領域，比如說快充領域。

在新能源汽車當中，目前氮化鎵主要應用領域還是在OBC和DCDC當中，電壓要求相對低一些的，國內也有車企希望把氮化鎵功率器件作為車載激光雷達的驅動并開展相關的研究。

目前的DCDC當中運用氮化鎵功率器件從成本上已經不會比傳統的硅貴了，那么剛才提到新能源汽車其實是碳化硅還有氮化鎵三種技術路線的主要爭奪場，那么氮化鎵這樣一個器件在48伏的混合動力汽車領域，我們認為有較長的競爭優勢的，而這主要基于其成本優勢，國外也有很多企業目前已經在推動氮化鎵在新能源汽車當中的應用了，并推出很多車規級的功率產品，目前有上車在試用了。

總體來說，我們認為第三代半導體功率器件在新能源汽車能否推進有兩大重點因素。第一，可靠性。比如說碳化硅高頻開關帶來的電磁干擾，氮化鎵的抑制外延導致器件的可靠性的不確定性，這些問題都是我們所有企業亟待解決的問題。第二，成本問題。目前業界普遍認為第三代半導體器件降到硅兩倍以內的差價時會成為大規模替代硅的器件。

對代半導體產品龍頭企業來說，它們不斷完善布局、強化競爭優勢，同時加深了上下游的深化合作，那么我們現在從碳化硅的5大龍頭市場來具體看一下它們怎么做的？排名第一的是去年碳化硅的器件市占率37%的意法半導體。意法半導體通過在特斯拉車型上近4、5年大規模應用累計了大量的數據，使得意法產品多個緯度都領先它的競爭對手。對于意法來說首先目前擴大產能，不論是意大利的西西里場的產能還是新加坡的產能，垂直整合上下游企業，收購碳化硅的生產商，預計2025年的時候技術會達到成熟。那么，意法半導體有四代產品都是平面上的設計，它其實封裝方面也有比較強的優勢，目前它和很多的企業簽訂了很多協議，比如說簽署功率模塊的研發。

排名第二的英飛凌大家很熟悉，它最為出名的就是溝槽設計，溝槽設計和它成熟量產是它高質高價的原因，它的碳化硅的整體的專利數量上千件，是5個巨頭中排在第一位的，溝槽設計相對于平面來說，平面上的設計相對會比較簡單一些，和器件相關的，比如說單位芯片的電流這個方面，從成本和器件的性能上來說，溝槽都是遠優于平面上的，對于英飛凌來說不斷擴大產能，降低成本，收購了一個襯底相關技術的企業，預計2024年當它的技術成熟后可以使它的產能翻倍，也是在不停的降成本。

英飛凌綜合它現在有的項目，它公司預計2025年前后，碳化硅的器件將為公司帶來10億美元左右的營收，汽車電子事業部和工業控制事業部的占比分別是50%，但是可以看到2021-2022年這個比例大概是2比8，其實它是十分看好汽車電子事業部的未來發展的。

排名第三的是Wolfspeed，大家也非常熟悉，因為紐約州8寸的晶圓廠正式運營，它是全球最大的一個碳化硅的生產線，那么對于它來說也是擴產降成本，預計2024年單顆芯片成本降為目前的37%，當前碳化硅和傳統的硅差價是6、7倍左右，37%的話也就是說大概到2024年硅和碳化硅的差價到了2倍以內了。過去的三年，它累計的design-in的項目價值高達87億美元，已經有45%的40億美元左右的項目轉化為design-win，但是我們可以看到，其實它的財報上2024年預計營收是15億美元，也就是說它現在已經有的40億美元的訂單額可能也需要兩年左右的時間才能完成。因此，對于Wolfspeed來說，擴充碳化硅襯底和器件制造產能仍然是公司的第一要務。

排名第四的羅姆，它的產品和英飛凌有相似之處，主要是做溝槽產品。與目前的大部分還在做平面產品的競爭者相比，羅姆其實已經領先了。我們可以看到羅姆的第三代產品已經是雙溝槽的設計了，并且第四代產品針對電動車有了一些優化，也已經在量產了。

排名第五的安森美其實不算傳統做碳化硅的企業，但是安森美整體實力比較均衡的，做了一些垂直整合的事情，收購了碳化硅的供應商，它的毛利率其實很高。受限于產能爬坡，所以它的碳化硅整個的市場還不如前面的那四家企業。對于安森美來說，它目前的優勢其實是在大功率的車規級封裝上，它的封裝產品包括灌交的框架式封裝還有樹脂的封裝。

從5大企業上可以看到，其實這5大碳化硅企業都在不停擴產垂直整合，從這一點可以看到，這5大企業其實對整個碳化硅在新能源汽車上應用抱非常樂觀的態度，而且在做一些建立各自技術壁壘的事情。

對于國內的企業來說，國內的企業在抓緊國產機遇積極布局，主流企業不停擴產，龍頭企業也在加強上下游合作，車企在不停和碳化硅企業進行合作。這個是全球新能源汽車廠采用的碳化硅時間節點預計，其中包含超過15家企業，雖然有的供貨商沒有列出時間，但從今年開始，大部分的品牌車都有了碳化硅上車的這樣一個方案。

最后我們從整個第三代半導體國內的產線供給來說，我們近幾年整個的產線的建設在加快，供應鏈逐步形成，自主可控能力在增強，那么我們可以看到國內碳化硅晶圓國產化供給率2020年大概是20%左右，2021年提升到了2.2%，整個市場不論是產業供應鏈都在完善的，碳化硅功率器件主要的發力點還是在新能源汽車和工業電源等領域，氮化鎵的功率器件它雖然可以應用在新能源汽車上，但是確實主力市場目前來看是消費類電源領域。

基于目前國內的發展，不論是國際、過企業發展，都可以預見不論是第三代半導體還是整個新能源汽車，在未來一定會有一個非常好的前景，謝謝。

（注：以上速記內容未經本人確認）