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車廠爭抱SiC巨頭大腿

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車廠爭抱SiC巨頭大腿

原創(chuàng) 杜芹DQ 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 2023-02-01 09:28 發(fā)表于廣東

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汽車所引爆的SiC需求正在急劇增長,根據(jù)投資銀行Canaccord Genuity預(yù)計(jì),碳化硅晶圓產(chǎn)能將從2021年的12.5萬片6英寸晶圓增加到2030年的超過400萬片6英寸當(dāng)量晶圓,來滿足電動(dòng)汽車市場的需求。800V SiC已經(jīng)從2021年開始就逐漸在市場滲透。SiC功率元件作為各家電動(dòng)汽車性能致勝的一大依賴技術(shù),整車廠們無不在爭相綁定未來幾年的SiC供應(yīng)??v觀整個(gè)SiC芯片市場,主要的碳化硅芯片制造商包括英飛凌、安森美、羅姆、意法半導(dǎo)體(STM)和Wolfspeed,無疑,這些SiC芯片供應(yīng)商正成為車企爭相綁定的“寵兒”。


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Wolfspeed的SiC汽車朋友圈:

奔馳、路虎、Lucid Motors、通用、大眾

曾幾何時(shí),“Wolfspeed”只是Cree中最小的一部分業(yè)務(wù),Cree的主要業(yè)務(wù)為LED和照明,2017財(cái)年Cree的在SiC領(lǐng)域的收入僅為 2.2億美元,而照明的收入約為7億美元,LED 5.5 億。此后的5年,由于汽車、光伏等對(duì)SiC這一技術(shù)的需求發(fā)展和對(duì)SiC的專注,Wolfspeed已經(jīng)從曾經(jīng)的丑小鴨搖身一變?yōu)槊利惖陌滋禊Z。


Wolfspeed是第一家在2011年發(fā)布具有商業(yè)資格的SiC MOSFET的公司。目前Wolfspeed 在SiC這個(gè)利基市場占據(jù)主導(dǎo)地位,市場份額為60%。Wolfspeed還擁有世界上最大的碳化硅制造工廠——位于紐約馬西的莫霍克谷工廠,該工廠于 2022年4月開業(yè)。強(qiáng)大的SiC能力和地位使得Wolfspeed收獲了一眾車廠的青睞。


2023年1月4日,Wolfspeed宣布將為未來的梅賽德斯-奔馳電動(dòng)汽車 (EV) 平臺(tái)提供碳化硅器件,從而提高動(dòng)力系統(tǒng)的效率。Wolfspeed 的半導(dǎo)體將被整合到梅賽德斯-奔馳多款車型的下一代動(dòng)力總成系統(tǒng)中。


2022年10月31日,捷豹路虎和Wolfspeed宣布建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,為下一代電動(dòng)汽車提供碳化硅半導(dǎo)體用于車輛的逆變器,管理從電池到電動(dòng)機(jī)的電力傳輸。首批采用這種先進(jìn)技術(shù)的路虎攬勝汽車將于 2024 年上市,而全新的全電動(dòng)捷豹品牌將于次年上市。


2022年4月25日,美國豪華電動(dòng)車初創(chuàng)車廠Lucid Motors與Wolfspeed簽訂了多年協(xié)議,由Wolfspeed生產(chǎn)和供應(yīng)碳化硅器件。Lucid Air的逆變器采用Wolfspeed的XM3碳化硅電源模塊。XM3電源模塊具有低開關(guān)損耗、最小電阻和高功率密度,有助于提高 Lucid 163 磅、670 馬力(74 千克 500 千瓦)電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。


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Wolfspeed的汽車級(jí)1200V碳化硅XM3半橋電源模塊(圖源:Wolfspeed)

2021年10月4日,通用汽車和Wolfspeed宣布了一項(xiàng)戰(zhàn)略供應(yīng)商協(xié)議,Wolfspeed將為通用汽車未來的電動(dòng)汽車項(xiàng)目開發(fā)和提供碳化硅功率器件解決方案。碳化硅將專門用于通用汽車下一代電動(dòng)汽車Ultium Drive單元中包含的集成電力電子設(shè)備。

2019年5月14日,彼時(shí)還叫Cree的Wolfspeed就被選為大眾汽車集團(tuán)“未來汽車供應(yīng)軌道”計(jì)劃 (FAST) 的獨(dú)家碳化硅合作伙伴。大眾汽車集團(tuán)和Cree將與一級(jí)供應(yīng)商和功率模塊供應(yīng)商合作,為大眾汽車集團(tuán)未來的車輛設(shè)計(jì)基于碳化硅的解決方案。

ST的汽車朋友圈:特斯拉、雷諾、現(xiàn)代

眾所周知,特斯拉是引爆SiC市場的第一人,彼時(shí)特斯拉就是從ST采購的SiC功率芯片。不過據(jù)多個(gè)機(jī)構(gòu)的猜測,特斯拉好像有其他潛在客戶。近幾年,隨著ST的不斷發(fā)展壯大,尤其是收購了SiC襯底供應(yīng)商N(yùn)orstel以來,ST正在攬貨更多整車廠的長約。

2022年10月5日,意法半導(dǎo)體宣布將在意大利建立綜合碳化硅基板制造工廠,SiC襯底制造設(shè)施與現(xiàn)有的SiC器件制造設(shè)施一起建在意法半導(dǎo)體位于意大利卡塔尼亞的工廠,將成為歐洲第一家量產(chǎn)150mm SiC外延襯底的工廠,將生產(chǎn)流程中的所有步驟整合在一起。ST希望到2024年實(shí)現(xiàn)40%的內(nèi)部襯底采購,而此SiC的垂直整合策略將是很大的一個(gè)助推劑。

而且ST正在擴(kuò)增SiC產(chǎn)能,2022年ST資本支出金額為35.2億美元,今年預(yù)估年增13.6%至40億美元,主要用于提升其 300 毫米晶圓制造和碳化硅制造能力。

2022年12月14日,意法半導(dǎo)體發(fā)布了可提高電動(dòng)汽車性能和續(xù)航里程的大功率模塊。意法半導(dǎo)體的新碳化硅功率模塊已用在現(xiàn)代汽車公司的 E-GMP電動(dòng)汽車平臺(tái),以及共享該平臺(tái)的起亞 EV6 等多款車型。

2021年6月25日,雷諾集團(tuán)和意法半導(dǎo)體宣布在電力電子領(lǐng)域達(dá)成戰(zhàn)略合作,兩家公司將根據(jù)對(duì)雷諾集團(tuán)對(duì)碳化硅 (SiC) 器件、氮化鎵 (GaN) 晶體管以及相關(guān)封裝和模塊的技術(shù)需求的了解,合作開發(fā)高效、尺寸合適的模塊化組件。ST將確保在2026-2030年滿足雷諾的寬禁帶(第三代半導(dǎo)體)器件產(chǎn)量需求。

英飛凌:Stellantis、上汽


英飛凌目前正在積極擴(kuò)大其SiC制造能力,到2027年,英飛凌的SiC制造能力即將增長十倍,其目標(biāo)是在本十年末達(dá)到30%的市場份額。

2022年11月14日,英飛凌與全球汽車制造商Stellantis簽署了一份不具約束力的諒解備忘錄,英飛凌將在下半年保留制造能力并向Stellantis的Tier 1供應(yīng) CoolSiC™裸片芯片。潛在采購量和產(chǎn)能儲(chǔ)備的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 10 億歐元。

2018年3月,上汽和英飛凌成立合資企業(yè)上汽英飛凌汽車功率半導(dǎo)體(上海)有限公司。此后也有外媒報(bào)道,上汽正在探索如何確保其碳化硅芯片供應(yīng)途徑,包括與零組件制造商組建合資企業(yè)。

羅姆:本田、Lucid、馬自達(dá)


羅姆在SiC領(lǐng)域的研究很早,2010年羅姆是全球率先量產(chǎn)SiC MOSFET、2012年率先推出全SiC功率模塊、2015年溝槽型 SiC MOSFET(第三代)的供應(yīng)商。2020 年,ROHM 完成了其最新(第4代)SiC MOSFET 的開發(fā)。

2022年12月14日,羅姆宣布將聯(lián)手日立Astemo,為本田等車企供應(yīng)SiC MOSFET。日立 Astemo的逆變器計(jì)劃從2025年開始供應(yīng)新能源汽車市場,而首批產(chǎn)品大概率是供應(yīng)本田汽車。

2022年11月12日,ROHM、馬自達(dá)和Imasen簽署聯(lián)合協(xié)議,開發(fā)使用 ROHM SiC 功率模塊的 e-Axle 逆變器。通過此次合作,ROHM 將通過從成品車逆向研究功率半導(dǎo)體所需的性能和最佳驅(qū)動(dòng)方法,開發(fā)出更具競爭力的 SiC MOSFET 和模塊。

2022年3月8日,先進(jìn)豪華電動(dòng)汽車公司Lucid選擇了ROHM的SiC MOSFET。其第一款汽車 Lucid Air 采用了ROHM的SCT3040K和SCT3080K,幫助Lucid 縮小了設(shè)計(jì)尺寸并降低了功率損耗,從而實(shí)現(xiàn)了高充電效率。

安森美:特斯拉、蔚來、現(xiàn)代、奔馳和大眾


安森美擁有19個(gè)晶圓制造和封裝制造基地,收購了SiC襯底供應(yīng)商GTAT之后更是底氣很足,安森美迅速成長為全球少有的具備垂直整合的SiC供應(yīng)鏈的廠商,包括批量SiC晶錠生長、襯底、外延、器件制造、一流的集成模塊和分立封裝解決方案。安森美也在全球范圍內(nèi)提高碳化硅產(chǎn)量的投資。包括特斯拉、蔚來、現(xiàn)代、奔馳和大眾等都是安森美的客戶。


2023年1月26日,安森美宣布與德國大眾汽車公司(VW)簽署戰(zhàn)略協(xié)議,提供模塊和半導(dǎo)體。一年多來,兩家公司的團(tuán)隊(duì)一直在合作優(yōu)化下一代平臺(tái)的電源模塊,并正在開發(fā)和評(píng)估預(yù)生產(chǎn)樣品。據(jù)悉,安森美將首先交付其 EliteSiC 1200 V 牽引逆變器電源模塊。


2023年1月5日,安森美宣布其EliteSiC系列碳化硅功率模塊已被起亞(Kia Corporation)選中用于EV6 GT車型,在該電動(dòng)汽車的主驅(qū)逆變器中,EliteSiC功率模塊實(shí)現(xiàn)了從電池的直流800V到后軸交流驅(qū)動(dòng)的高效電源轉(zhuǎn)換。安森美表示會(huì)繼續(xù)與現(xiàn)代起亞汽車集團(tuán)合作,將EliteSiC技術(shù)用于其即將推出的基于電動(dòng)化全球模塊型平臺(tái)(E-GMP)的高性能電動(dòng)汽車。


2022年11月16日,安森美宣布梅賽德斯-奔馳在其主驅(qū)逆變器中采用安森美的SiC技術(shù),這是兩家公司戰(zhàn)略合作的一部分。安森美的VE-Trac SiC模塊提高了梅賽德斯-奔馳純電動(dòng)汽車VISION EQXX主驅(qū)逆變器的能效并減輕了其重量,使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程增加10%。


2022年5月12日,安森美宣布蔚來為其下一代電動(dòng)車(EV)選用了安森美的最新VE-TracTM Direct SiC功率模塊。VE-Trac Direct SiC是個(gè)集成的單面直接水冷 (SSDC)功率模塊,采用6組配置,導(dǎo)通電阻低至1.7 mΩ。該平臺(tái)采用了安森美的第二代SiC MOSFET技術(shù),使性能、能效和質(zhì)量都達(dá)到新的水平。


日本電裝與豐田聯(lián)系密切


2003年日本電裝(DENSO)將一直從事車載半導(dǎo)體研究的部門拆分,成立了全面開發(fā)功率半導(dǎo)體的團(tuán)隊(duì),持續(xù)針對(duì)SiC材料的堅(jiān)韌性和易用性進(jìn)行培育。日本電裝也一直在開發(fā)從晶圓到功率模塊的全方位技術(shù),電裝的SiC技術(shù)稱為“REVOSIC”。

整車方面,豐田跟電裝的合作密切。豐田中央研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和電裝公司從1980年開始合作開發(fā)SiC半導(dǎo)體材料。2020年4月,電裝和豐田合資成立“MIRISE Technologies”。據(jù)日本電裝介紹,豐田的4款車型LEXUS RZ、bZ4X、MIRAI及Prius均采用了他們的SiC產(chǎn)品。

三安光電收獲神秘廠商長約

除了上述這些SiC芯片大廠之外,國內(nèi)的SiC企業(yè)也開始漸露頭角。2022年11月18日,三安光電發(fā)布公告稱,獲得了一家從事新能源汽車車企38億的合同,并承諾自2024年至2027年確保向湖南三安每年采購碳化硅芯片。

在此之前,2022年3月25日,理想汽車(車和家)與三安光電投資成立半導(dǎo)體公司——蘇州斯科半導(dǎo)體,注冊(cè)資本3億元。業(yè)內(nèi)推測,兩者合資公司未來將主要從事新能源乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器SiC芯片的研發(fā)。

相信隨著國內(nèi)車企的快速發(fā)展、大力支持和勇敢試錯(cuò)的情況下,國內(nèi)SiC芯片供應(yīng)廠商也將占有一席之地。

結(jié)語

汽車市場目前是SiC芯片最大的應(yīng)用領(lǐng)域,SiC憑借優(yōu)良特性成為各大車廠追捧的香餑餑,為了確保可靠供應(yīng),一家整車廠簽訂多家SiC芯片制造商是行業(yè)普遍現(xiàn)象,預(yù)計(jì)未來會(huì)有很多車企將與SiC供應(yīng)商進(jìn)行強(qiáng)綁定的合作。而站在SiC芯片供應(yīng)商的角度來看,在這個(gè)競爭越來越激烈的市場,雖然SiC的產(chǎn)能一直在擴(kuò)大,但是SiC在質(zhì)量、產(chǎn)量和成本上還有很大的提升空間,誰能拿出更優(yōu)良的SiC產(chǎn)品,誰就能掌握車企的大單。SiC芯片制造商對(duì)待碳化硅就像對(duì)待下一個(gè)淘金熱。

*免責(zé)聲明:本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn),半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn),不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持,如果有任何異議,歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。


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