記者從4月7日舉行的中國汽車芯片產業創新戰略聯盟功率半導體分會成立大會上了解到，功率半導體有望率先成為中國半導體在國際上領先的領域。上下游協同，跨領域、跨行業緊密合作，汽車電動化的道路才能更順暢。

中國汽車芯片產業創新戰略聯盟功率半導體分會成立大會現場

　　汽車功率半導體需求旺盛

　　新能源汽車是全球汽車產業轉型升級的主要方向。2022年是全球新能源汽車產業發展具有標志性意義的一年，年銷量首次突破1000萬輛，同比增長63.6%。芯片是新能源汽車不可或缺的關鍵器件，已經成為影響汽車產業發展的關鍵性因素。隨著新一輪科技革命和產業變革的興起，汽車的智能化、網聯化、電動化加速演進，新能源汽車、智能網聯汽車產業的蓬勃發展，芯片在汽車當中的重要性日益提升，需求保持穩步上升。數據顯示，2022年，全球汽車半導體市場總額達到530億美元。預計2027年，汽車半導體市場將達到2000億美元。2022年到2027年，年復合增長率將保持在30%以上。

　　功率半導體是整個汽車芯片幾大類產品中非常重要的一環，廣泛用于轉換器、充電器、逆變器等實現能量互換的關鍵零部件中。在純電動車型中，功率半導體使用量大幅提升，占比達到55%。

　　目前，國際領先汽車企業的功率半導體產品已從標準品應用步入到定制品開發，通過定制化實現產品差異化競爭;國內汽車企業功率半導體產品雖仍以標準品應用為主，但也逐步啟動定制化開發，技術追趕國際競企與競品。2021年投產的湖南三安長沙項目，業務涵蓋碳化硅襯底材料、外延片、晶圓生產及封裝測試等環節，是國內第一條、全球第三條碳化硅垂直整合產業鏈。湖南三安半導體銷售副總經理張真榕在接受記者采訪時表示：“我們的車規級碳化硅MOSFET產品正配合多家車企做流片設計及測試并取得重大突破。”

湖南三安半導體產業園擁有全球第三條、我國首條碳化硅全產業鏈垂直整合生產線

　　碳化硅導入新能源汽車電驅系統

　　近年來，碳化硅上車的呼聲越來越高，很多車企開始在電驅系統中導入碳化硅(SiC)技術。碳化硅半導體寬禁帶、高導熱率、高擊穿場強、高飽和電子遷移率的物理特性，讓它能耐高壓、高溫、高頻，從而滿足高效率、小型化和輕量化的場景要求。比亞迪汽車工業有限公司副總工程師劉源告訴《中國電子報》記者，SiC功率半導體應用于新能源車，可以降低損耗、減小模塊體積重量、提升續航能力。預測2027年碳化硅功率器件的市場規模將超過100億美元。有數據表明，2025年，全世界2000萬輛的新能源汽車中，若15%~30%B級以上轎車采用碳化硅芯片，保守估計缺口達150萬~300萬片。

　　新能源汽車電驅系統采用SiC，可滿足電動車動力性、舒適性、經濟性和800V應用的迫切需求。中國一汽研發總院院長趙永強介紹說，近兩年，現代IONIQ5、奧迪e-tron GT、保時捷Taycan、保時捷Taycan、通用Ultium等車型，充電5min續航100km。今明兩年，奔馳EVA將實現峰值充電功率128kW、48min由10%充至80%;保時捷Macan將實現峰值充電功率180kW、25min由5%充至80%。“再看國內，長城機甲龍限量版、北汽阿爾法S、小鵬G9、吉利極氪 001、比亞迪 OceanX等車型，都用上了SiC芯片。”趙永強告訴記者。

　　趙永強進一步表示，需求驅動牽引SiC功率模塊在車用領域快速推廣應用與進一步升級，要求電驅系統進行SiC匹配開發。他說，基于新能源整車需求，車規SiC功率模塊封裝技術向著低雜感、高散熱、集成化、高可靠方向發展，主流SiC功率芯片以Wolfspeed、ST的平面柵結構以及Rohm、Infineon的溝槽柵結構為代表，平面柵結構日趨成熟，已實現批量上車應用，溝槽柵結構可實現更高電流密度與更低導通電阻，未來批量應用前景廣闊。圍繞電驅系統應用及失效模式分析需求，功率芯片靜態特性優化、動態特性優化、結終端優化與集成化是下一代車用SiC技術發展方向，真正實現“半導體定義汽車”。

　　但要想真正讓碳化硅大規模上車，還要進一步降本增效。張真榕表示，目前，車用碳化硅成本居高不下，主要有晶體質量、晶體生長速度比較慢、切磨拋光帶來的損耗等原因。“要想降低碳化硅成本，技術創新是最佳手段，采用國產設備和原材料也是手段之一。”張真榕對記者說。三安半導體投資160億元在長沙建設碳化硅全產業鏈超級工廠，通過技術創新以及全產業鏈的垂直整合，形成規模制造，降低成本，更好地賦能新能源汽車產業發展。目前，湖南三安半導體一期工程已經量產，6英寸碳化硅晶圓年產能產能達到20萬片，二期工程預計2023年年底投產，6英寸碳化硅晶圓年產能將達50萬片。

　　整車企業與芯片廠商要協同合作

　　中國新能源汽車已經進入全面市場拓展期，保持了快速增長態勢。數據顯示，2022年中國新能源汽車產銷分別完成了705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長了96.9%和93.4%，連續8年保持全球第一;新能源汽車新車的銷量達到汽車新車總銷量的25.6%。中國新能源汽車占全球銷量的61.2%，提前3年完成了2025年規劃目標。我國作為新能源汽車制造大國，對汽車半導體市場保持旺盛的需求。預計到2025年，我國汽車半導體市場將達到137億美元。

　　與會多位行業專家提出，功率半導體器件由于占新能源汽車電驅動系統成本比例較高，將成為降低整車成本、提升國際競競爭力的重要環節。當前，碳化硅功率半導體模塊國產化的導入率已經達到8%~10%，已經打下良好基礎。要保持我國自主功率半導體企業持續健康發展，需要從多方面同步推進：整車、總成和芯片企業需要瞄準提升功率器件國產化水平和產業鏈自主可控的目標，從材料、芯片、模塊、總成、整車層面深度合作與測評，達到整車對核心零部件的應用要求;行業層面要提升中國汽車芯片產業創新戰略聯盟半導體分會的行業影響力，加大對分會的支持力度，建立全產業鏈的檢測認證能力，共同推進整車、零部件和芯片企業的協同合作深度。

　　趙永強提出要創建一批國產碳化硅芯片示范運行項目，通過具體項目，讓整車廠、總成廠了解芯片企業技術水準，為功率半導體在國產新能源汽車大規模應用奠定基礎。另外，從整車廠角度看，數字化時代的到來，“半導體定義汽車”的時代也隨之而來，因此，要實現整車廠與半導體企業的深度綁定。

　　劉源表示，中國已是全球最大的汽車消費市場，未來汽車消費需求仍將提升，且出于供應鏈安全考慮，預計將更多采用國內半導體廠商產品，這為國內汽車功率半導體廠商提供了良好的發展契機。他提出建議，第一，加大芯片上車的應用;第二，構建汽車半導體產業更具韌性的供應鏈的生態，和面向汽車未來技術的產業鏈生態的雙生態戰略;第三，加強芯片專業人才的隊伍建設，專業人才隊伍是芯片行業向前發展的最大推動力;第四，完善我國汽車芯片的標準和檢測認證體系;第五，加強國際交流合作，汽車和半導體產業供應鏈長，技術集中度高，全球分工非常充分，需要各個國家優秀的企業，優勢互補，共同協作。

　　張真榕告訴記者，芯片企業與整車廠之間隔了三層：芯片—模塊—電控電驅—整車電源，相當于芯片企業是整車企業的三級物料供應商，傳統的整車是5年一代，現在的新能源電動車兩年就要開發一代，因此要打破傳統的供應模式，提升整車廠和芯片企業的溝通交流的效率。“值得欣慰的是，我們的客戶，如理想汽車等與我們已經合作了三年多，產品不斷迭代，預計今年第四季度有望在國內新能源汽車主驅上見到我們的碳化硅芯片。”張真榕說。

　　作者：諸玲珍　　來源：中國電子報、電子信息產業網