2022汽车半导体生态峰会演讲实录|集微咨询朱航欧：第三代半导体在新能源汽车中的应用于展望

以“智链未来 本立而道生”为主题的“2022张江汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”由《中国汽车报》社主办，张江高科、爱集微、浦东新区投资促进二中心承办，11月7日-8日在上海张江科学会堂隆重举行。

本届峰会邀请了以半导体为核心的全球智能网联汽车生态链企业高管、知名分析师与投资机构、中外行业大咖参加，瞄准新智能汽车与能源汽车技术前沿，就科创+产业+金融进行深度交流，为汽车半导体产业发展贡献智慧和力量。同时，通过趋势分享、前沿技术碰撞、投资逻辑解读以及全球汽车电子博览会，共同探讨全球巨变下的汽车半导体产业链发展，为业界充分展示汽车电子最新发展成果与趋势，打造国际化一流汽车半导体领域展示平台。

其中，在11月7日举办的“全球汽车电子分析师大会”，集微咨询资深咨询师朱航欧做了题为《第三代半导体在新能源汽车中的应用于展望》的精彩演讲，以下内容为现场演讲实录：

朱航欧：前面各位专家从新能源汽车市场角度和大家聊了一下汽车的发展，我今天就从第三代半导体整个在新能源汽车当中的应用聊聊整个发展。

集微咨询资深咨询师 朱航欧

在全球经济衰退和整个半导体下行周期背景下，新能源汽车似乎成为了一个逆势的窗口产业，2021年全球的新能源汽车销量大概672万台，国内占到了接近54%的水平，我们预计新能源汽车销量超过六百万台。

和传统的燃油车相比，每辆新能源汽车当中的功率价值器件占到了总价的55%以上，之前的燃油车功率价值器件可能是70多美元，现在可能变成了380-400美元。我们预计在中国2022年的新能源汽车的功率器件规模超过160亿元。

谈到新能源汽车里面的功率器件我们逃不开非常火热的第三代半导体的话题，从材料端来说，第三代半导体早就以其高频、耐高压、高效的优异的材料特性在十几年前获得一些关注，只不过受限于一些技术和产业的发展，下游的应用没有被打开，近两年随着上游的材料制备端、中游期间端的进步，我们下游的应用逐渐被打开，包括知道的光伏、工业电源以及最为火热的新能源汽车的市场。

除了技术上的优势，我们认为其实三代半导体功率器件在汽车上的应用也将加速整个新能源汽车车企的产品升级，为整个新能源汽车产业开创出更广阔的市场空间。

具体从碳化硅的功率器件来看一下，我们大家知道它运用在的是很著名的电机驱动，OBC、DCDC当中，它的优势可以主要总结成以下三个方面，第一个是效率提升，尤其是处于频繁的低工况下可以获得更高的效率，那么由于它的器件小体积的要求也会明显降低整个系统的重量和体积，再就是因为碳化硅的功率器件开关损耗低可以把频率提升，有助于消除整个系统的噪音。

早在2014年其实丰田就已经推出了碳化硅的器件，受制于成本和技术的不成熟，前期发展比较缓慢。特斯拉作为整个行业的领头羊，在2018年Modle 3就搭载了全碳化硅Mosfet逆变器，比亚迪也已经上线了，其它的像吉利、蔚来也在加速碳化硅逆变器的加速落地。

整车企业引入碳化硅已经是毋庸置疑的问题，国内的新能源汽车企业主要在OBC和DCDC当中应用我们的碳化硅器件，逐步慢慢渗透到可靠性要求更高的电机控制器，同时和上游车企一起开发和量产整个电机驱动的计划，那么对于上游的企业不断扩产，价格势必会降低，也在不断的和上游做一些锁定供货的协议，下游企业试错机会增加，未来我们的产业也将会有更好的发展。

随着进一步的大家对于充电效率和时间的敏感，绝大多数的主流车型目前将800伏列为首选，目前我们的平台是400伏，从400伏提升到800伏碳化硅功率器件成为考虑首选，我们看到800伏的电压平台下，硅的IGBT开关损耗其实是远高于碳化硅的，碳化硅的平台不仅仅可以解决里程焦虑的问题，而且它的充电快、动力强，虽然单个器件成本是在上升的，但是长期来看，整车的成本还是会下降的，我们预计到2025年整个800伏+碳化硅渗透率超过15%，全球已经有不下15家的企业已经在布局这个800伏的超级快充了。

随着高压平台愈演愈烈，我们看到2021年预计是碳化硅功率器件6.85亿美元，仅仅是新能源汽车的市场规模超过了2016年对于碳化硅整体市场规模的预期了，已经超过10倍的预期了，因此可以看到，大家不论是从产业层面还是企业层面对于这个都是非常看好的。

那么，我们可以看到碳化硅器件在新能源汽车渗透率逐步提升的，从国内的市场来看，我们刚才提到是在OBC和DCDC当中渗透的，应用比较成熟了。目前应用是不能成熟的，在新能源汽车当中的渗透近两年开始提速，我们预计2026年无论是碳化硅二级管还是渗透率都会超过28%，并且它是先在续航里程高于500公里的高性能汽车上逐步开始应用的。

我们从细分领域上来看，刚才也提到它主要应用于高性能的车型上，比如说C级车上取得应用，逐步渗透到B级车和部分的A级车，那么我们预计到2026年整个新能源汽车碳化硅功率市场规模将接近280亿美元，年复合增长率超过45%。

考虑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级车渗透率不会有太大的提升，B级及以上才是主要的市场。

接下来看氮化镓的功率器件，氮化镓相比于碳化硅有更高的工作频率，并且最低阈值低于碳化硅的器件，更适合高频率和小体积以及对功率要求略微低一点的领域，比如说快充领域。

在新能源汽车当中，目前氮化镓主要应用领域还是在OBC和DCDC当中，电压要求相对低一些的，国内也有车企希望把氮化镓功率器件作为车载激光雷达的驱动并开展相关的研究。

目前的DCDC当中运用氮化镓功率器件从成本上已经不会比传统的硅贵了，那么刚才提到新能源汽车其实是碳化硅还有氮化镓三种技术路线的主要争夺场，那么氮化镓这样一个器件在48伏的混合动力汽车领域，我们认为有较长的竞争优势的，而这主要基于其成本优势，国外也有很多企业目前已经在推动氮化镓在新能源汽车当中的应用了，并推出很多车规级的功率产品，目前有上车在试用了。

总体来说，我们认为第三代半导体功率器件在新能源汽车能否推进有两大重点因素。第一，可靠性。比如说碳化硅高频开关带来的电磁干扰，氮化镓的抑制外延导致器件的可靠性的不确定性，这些问题都是我们所有企业亟待解决的问题。第二，成本问题。目前业界普遍认为第三代半导体器件降到硅两倍以内的差价时会成为大规模替代硅的器件。

对代半导体产品龙头企业来说，它们不断完善布局、强化竞争优势，同时加深了上下游的深化合作，那么我们现在从碳化硅的5大龙头市场来具体看一下它们怎么做的？排名第一的是去年碳化硅的器件市占率37%的意法半导体。意法半导体通过在特斯拉车型上近4、5年大规模应用累计了大量的数据，使得意法产品多个纬度都领先它的竞争对手。对于意法来说首先目前扩大产能，不论是意大利的西西里场的产能还是新加坡的产能，垂直整合上下游企业，收购碳化硅的生产商，预计2025年的时候技术会达到成熟。那么，意法半导体有四代产品都是平面上的设计，它其实封装方面也有比较强的优势，目前它和很多的企业签订了很多协议，比如说签署功率模块的研发。

排名第二的英飞凌大家很熟悉，它最为出名的就是沟槽设计，沟槽设计和它成熟量产是它高质高价的原因，它的碳化硅的整体的专利数量上千件，是5个巨头中排在第一位的，沟槽设计相对于平面来说，平面上的设计相对会比较简单一些，和器件相关的，比如说单位芯片的电流这个方面，从成本和器件的性能上来说，沟槽都是远优于平面上的，对于英飞凌来说不断扩大产能，降低成本，收购了一个衬底相关技术的企业，预计2024年当它的技术成熟后可以使它的产能翻倍，也是在不停的降成本。

英飞凌综合它现在有的项目，它公司预计2025年前后，碳化硅的器件将为公司带来10亿美元左右的营收，汽车电子事业部和工业控制事业部的占比分别是50%，但是可以看到2021-2022年这个比例大概是2比8，其实它是十分看好汽车电子事业部的未来发展的。

排名第三的是Wolfspeed，大家也非常熟悉，因为纽约州8寸的晶圆厂正式运营，它是全球最大的一个碳化硅的生产线，那么对于它来说也是扩产降成本，预计2024年单颗芯片成本降为目前的37%，当前碳化硅和传统的硅差价是6、7倍左右，37%的话也就是说大概到2024年硅和碳化硅的差价到了2倍以内了。过去的三年，它累计的design-in的项目价值高达87亿美元，已经有45%的40亿美元左右的项目转化为design-win，但是我们可以看到，其实它的财报上2024年预计营收是15亿美元，也就是说它现在已经有的40亿美元的订单额可能也需要两年左右的时间才能完成。因此，对于Wolfspeed来说，扩充碳化硅衬底和器件制造产能仍然是公司的第一要务。

排名第四的罗姆，它的产品和英飞凌有相似之处，主要是做沟槽产品。与目前的大部分还在做平面产品的竞争者相比，罗姆其实已经领先了。我们可以看到罗姆的第三代产品已经是双沟槽的设计了，并且第四代产品针对电动车有了一些优化，也已经在量产了。

排名第五的安森美其实不算传统做碳化硅的企业，但是安森美整体实力比较均衡的，做了一些垂直整合的事情，收购了碳化硅的供应商，它的毛利率其实很高。受限于产能爬坡，所以它的碳化硅整个的市场还不如前面的那四家企业。对于安森美来说，它目前的优势其实是在大功率的车规级封装上，它的封装产品包括灌交的框架式封装还有树脂的封装。

从5大企业上可以看到，其实这5大碳化硅企业都在不停扩产垂直整合，从这一点可以看到，这5大企业其实对整个碳化硅在新能源汽车上应用抱非常乐观的态度，而且在做一些建立各自技术壁垒的事情。

对于国内的企业来说，国内的企业在抓紧国产机遇积极布局，主流企业不停扩产，龙头企业也在加强上下游合作，车企在不停和碳化硅企业进行合作。这个是全球新能源汽车厂采用的碳化硅时间节点预计，其中包含超过15家企业，虽然有的供货商没有列出时间，但从今年开始，大部分的品牌车都有了碳化硅上车的这样一个方案。

最后我们从整个第三代半导体国内的产线供给来说，我们近几年整个的产线的建设在加快，供应链逐步形成，自主可控能力在增强，那么我们可以看到国内碳化硅晶圆国产化供给率2020年大概是20%左右，2021年提升到了2.2%，整个市场不论是产业供应链都在完善的，碳化硅功率器件主要的发力点还是在新能源汽车和工业电源等领域，氮化镓的功率器件它虽然可以应用在新能源汽车上，但是确实主力市场目前来看是消费类电源领域。

基于目前国内的发展，不论是国际、过企业发展，都可以预见不论是第三代半导体还是整个新能源汽车，在未来一定会有一个非常好的前景，谢谢。

（注：以上速记内容未经本人确认）