近日，中國汽車芯片產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導體分會在長沙成立，將加快汽車功率芯片的國產化。在成立大會暨汽車功率芯片發(fā)展研討會期間，獲悉，汽車結構性缺芯給國產芯片帶來機會，降本提質是國產功率芯片尤其是碳化硅功率半導體“上車”的關鍵。

? 汽車結構性缺芯給國產芯片帶來機會 ?

在會上行業(yè)專家表示，一輛電動車如果前驅與后驅都用功率半導體，功率半導體約占電機控制器的成本50%。

業(yè)內人士表示，功率半導體，包括IGBT、碳化硅(SiC)功率半導體；業(yè)內共識是，20萬元以內的電動車用IGBT，20萬元以上的電動車用碳化硅功率半導體；碳化硅功率半導體損耗小、耐高壓、耐高溫，是功率半導體的未來發(fā)展方向之一。

目前汽車業(yè)仍結構性缺芯，比如，電源類、控制類、通信類、計算類、功率類的芯片均緊缺。像碳化硅芯片項目投資建設期需18-24個月，去年有許多碳化硅項目的投資，要2025年才會釋放產能，預計2025年碳化硅功率半導體的緊缺狀況才會得到緩解。

國產化是解決缺芯風險的辦法之一。目前，國內的碳化硅供應商，還沒有大規(guī)模供應車規(guī)產品。加工硅要1500°C，加工碳化硅要2500°C；硅基襯底制作時間是兩三天，碳化硅襯底制作時間是兩三周。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?，F(xiàn)在，碳化硅功率半導體的生產工藝還不夠成熟，良率不是很高，成本較高，未來成本一定要降下來。

? 降低成本是國產碳化硅器件上車關鍵 ?

前進之路上，成本成為碳化硅進一步擴大應用范圍的主要制約。有研究顯示，特斯拉 Model3 的主驅動逆變器采用 48 個碳化硅 MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管），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域比碳化硅更好的接近量產的替代品，但是馬斯克不久前宣布特斯拉汽車將減少碳化硅使用量，這也被認為是“價格屠夫”向零部件傳導成本壓力的無奈之舉。

目前國內新能源汽車行業(yè)的通常做法是，售價 20 萬元以內的電動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)內形成共識，降低成本是國產碳化硅功率半導體在汽車上大規(guī)模應用的關鍵，未來一定要想辦法把成本降下來。

張真榕告訴本報記者，車用碳化硅的成本受制于多方面因素，包括晶體質量、晶體生長速度、晶體切磨拋光帶來的損耗等，這些是企業(yè)界和科研機構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。

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)微小失誤都會造成失敗。要想擴大晶片尺寸，生產難度就會呈幾何式增長。

傳統(tǒng)汽車時代，新車開發(fā)要45個月；數(shù)字化時代，新車開發(fā)要18-24個月，因此芯片、模塊、電驅、整車開發(fā)需要同步進行，需要整車廠與半導體廠深度協(xié)同?！癝iC處于汽車應用的起步階段，需不斷提升SiC功率器件的生產制造良品率，滿足車規(guī)級量產質量要求；SiC應用于車輛屬于系統(tǒng)工程，需要整車、零部件、原材料生產企業(yè)的全產業(yè)鏈共同合作?！敝袊囃袘摱嘟o國產半導體試錯中改進的機會。

據(jù)行業(yè)跟蹤數(shù)據(jù)，國外半導體企業(yè)在碳化硅芯片方面占據(jù)優(yōu)勢，國產SiC芯片在整車上應用的規(guī)模較小且產業(yè)鏈仍不成熟；國內半導體企業(yè)，在SiC模塊封裝方面開始形成規(guī)模，量產推廣速度加快。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技術的汽車電機控制器的占比將逐步增加。

如何降低成本、穩(wěn)定質量，是國產碳化硅功率半導體在車上大規(guī)模應用的關鍵。

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。而現(xiàn)在碳化硅襯底的生產工藝還有三個瓶頸：一是晶體質量，二是長晶效率，三是切磨拋的損耗，這是行業(yè)內各家企業(yè)都在努力攻克的難關。隨著產業(yè)化推進和產學研合作，未來有很大降本空間。

主要方法：

一、是通過技術創(chuàng)新，提高效率和良率；

二、是規(guī)模化生產；

三、是設備、材料國產化。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，長晶爐等設備已實現(xiàn)國產化。“未來三到五年窗口期，會給國內裝備提供平等機會。”

? 行業(yè)呼喚標準完善以及避免盲目投資 ?

現(xiàn)在問題是未來兩三年產能嚴重不足，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體，那么碳化硅的缺口預計將達到150萬-300萬片6英寸晶圓。大家沖著這個缺口，拼命擴產。

但是，國產碳化硅功率半導體真正有效產出、達到車規(guī)級質量標準的不多，中低端的碳化硅功率半導體存在產能過剩的風險。

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

國汽車芯片產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟功率半導體分會的理事長董揚表示，成立功率半導體分會就是為了建立產業(yè)生態(tài)，打通標準制訂、檢測認證等各個環(huán)節(jié)。

相信中國汽車功率半導體行業(yè)將會迎來大發(fā)展的機會。