孙炎权:功率碳化硅市场近况和趋势

  12月5日-6日,2024全球汽车芯片创新大会在无锡滨湖举办。本届大会以“芯智驱动,协力前行”为主题,由中国汽车工业协会主办,中国汽车工业经济技术信息研究所有限公司联合主办,共设置1场高层峰会、1场大会主旨论坛、3场平行专业论坛、1场定向交流会和1场车芯对接活动,围绕汽车芯片生态建设、市场环境分析、竞争合作及技术创新等方面展开分享和交流,凝聚发展经验和集体智慧,探索解决方案。其中,在12月6日下午举办的“专业论坛一:汽车电驱系统和功率器件创新发展论坛”上,基本半导体(无锡)有限公司副总经理孙炎权发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

  感谢吴秘书长,各位来宾,各位观众,大家下午好。非常开心有幸受邀来跟大家一起分享, 我今天带来的课题是:“功率碳化硅市场近况和趋势”。这个课题之前有一个副标题,叫“冰与火的世界”。全球碳化硅市场增长趋缓,但国内尤其在新能源汽车这一领域持续火热。今天的演讲嘉宾有来自车厂的在做碳化硅模块,有来自Tier1的也在做碳化硅模块,我们这些Tier 2,接下来挑战非常大。
  先看一下引言,第一页我就不多讲了,大家都非常清楚碳化硅的优势,它的优势使其有非常广泛的应用。 看一下全球市场预测,到2028年,整个市场预测超过89亿美元,其中75%都跟车相关。车身主要应用是主驱逆变器、OBC、DC-DC;还有一个应用是充电桩,都是跟车完全相关的。
  刚才两位嘉宾都已经讲过了(新能源汽车),从最先的400V平台,特斯拉最先开创了碳化硅在新能源汽车上的商用(2017年)。国内最早的是比亚迪,在2020年先在“汉”上面首次使用了碳化硅,近两年碳化硅在车上的应用越来越丰富。
  回顾一下最近的进展,从2023年第四季度到2024年全球碳化硅市场的规模增长是逐步放缓的。新能源汽车应用领域,大家都讲2025年,2030年全面替代燃油车。从今年开始,大家可以看到,欧洲、北美不怎么跟了,只有中国还在坚持,我们在持续的提升新能源汽车的渗透率。但在欧洲、北美的替代时间轴就不那么清晰了。
  再看一下全球新能源汽车市场的规模预测,在插电混合(PHEV)这块增长还是比较快的,最大的增速其实就在中国,但过去插电混合在碳化硅的渗透率方面其实贡献非常有限。另外一块在HEV,HEV主要是燃料电池那块,新能源那块主要是在日本增长会比较多一点。BEV整体是呈大规模往上增长的,这里面就是不得不感谢中国,中国市场进入高速发展阶段。其实北美也在憋着大招,尤其在做电池的一些工厂布局,包括一些固态电池,所以未来可能在2027年,电池的价格会大幅的下降,因为产能提升,所以这块的发展还会迎来爆发。
  全球CR5碳化硅器件的营收规模可以看出整个增长速度也是放缓的,这也是由于新能源汽车市场,包括工业市场短期的去库存。回到国内,国内更好,当然也很卷。国内10月份的新能源销售是143万辆,渗透率达到46.8%。这跟刚才的嘉宾分享的50%以上可能不太一样,这是指全部的市场,可以看到这个趋势,这条线是一直在往上涨的。
  国内的碳化硅的上车速度,上半年全球68款的新能源汽车,1-10月份整个碳化硅车型的销量已经达到了178万辆,去年大概是156万辆,今年10月份已经赶超去年了。刚才讲到有一个趋势,在一些混动方面逐步也开始要搭载碳化硅的车型,主要是国家发布了一个新能源汽车排放的征求意见稿,这里面提出了很高的要求。按照那个要求来看,现在市面上绝大部分的插电混合其实是达不到这个排放标准的,所以未来的趋势都会往在混动方面,也会往碳化硅的车型去转。
  全球首先是400个平台,特斯拉开创,但是在国内反而是先从800伏往下去穿透的。最近发现一个趋势,国内的碳化硅会往400伏的平台去用,这一点相信大家也能看到,在中国的市场充分竞争。所以新能源汽车的价格,以前最早都是三四十万的车才会用上碳化硅,现在20到30万,像小米。再往后,十几万的车也用碳化硅了,十几万车必然是低压平台会比较多,其实碳化硅的量在逐步往上快速上升的。基本半导体也跟国内的各友商一起在做贡献。
  再看看功率碳化硅的发展趋势。刚才朱老师讲了混并,混并其实有它的优势,在低电流使用碳化硅来做到更高效,在大电流的工况下用IGBT的性能,但混并的最大挑战是驱动的设计。当然,这里面最关键的因素还是价格,如果价格都很好的话直接用碳化硅就好了。趋势这一页我们从供应链,应用等等分了几个点去看未来的趋势。全球CR5在碳化硅供应链领域做了很大量的投资,都是数十亿美金,数十亿欧元的投资,投在不管是衬底,外延,还是芯片、模块,所以接下来最近两年它的产能会急剧提升,供需关系的改变会带来市场价格的大幅降低。
  另外,再看看国内,不管是在衬底、外延都有很多的投资,预计量产的时间基本也就在这一两年,有些已经量产了,在爬坡,所以再过一两年产能也会迎来大的爆发。很简单的点,大家看衬底,衬底的价格今年就掉的非常厉害,从原来的大几千块钱,现在两三千块钱就可以买得到。
  从终端市场来看,看看新能源汽车市场的拉动力。去年整个新能源汽车的销售近950万辆,今年预测是1200万辆,到目前为止,今年1200万辆基本上没有什么太大的问题,会如期实现。所以市场的拉动,包括中国国内的新能源汽车的预测,它的复合增长率33%。市场拉动,供应链有这样的产能,所以成本一定会降下来。
  终端市场,细分看一下碳化硅模块领域。这个应该是上半年的一个数据,我感觉明年这个数据预测又会做些变化。这里面可以看到400伏是逐步降低的,现在来看,车厂要做规模,跑量,低压平台因为售价低的优势,所以可能会更持久。当然,最终800伏才是碳化硅的天下,这个趋势是肯定不会变的。
  在应用技术上面三合一已经成为标配了,多合一是发展趋势,包括刚才朱老师讲到有八合一、十一合一等等。要做多合一的话电控的体积要做的更小,这反而是碳化硅的一个优势,所以必然会带来更多的碳化硅应用。
  模块封装,不管是小鹏,还是联电的嘉宾都讲到他们独有的一些外形。我这里列举了一些外形,第一个主要就是通用外形,也是英飞凌的一个IGBT模块的经典外形(HPD)。这块现在国外主流安森美,英飞凌和ST都采用这一封装外形。在国内几乎所有的玩家都能支持这个封装,HPD外形对车厂极具友好性,供应链不是问题,可以拼价格,可以在十几万的车大批量使用。
  另外还有一些定制外形,定制外形的一个优势,像高功率密度,包括低杂感,包括一些高散热能力等等。比较经典的有丹斯的DCM1000平台,包括到DCM500平台,还安森美的B2平台;还有博世联电的PM6平台等。尤其后面两个,杂感做得很低。刚才朱老师讲到的芯片埋覆方案,这个之前有成功方案,但是在48V的应用场景,但是接下来要去往800伏做更高功率密度,困难重重,各种各样的技术问题要去攻关。
  碳化硅芯片刚才王总也讲了一些比较细的东西,总的方向都是把比导通电阻逐步迭代。从最先开始国外做的 11每平方厘米,接下来逐逐步在往下降,降到3左右。我们基本半导体也从最先开始第一代的8.5,现在基本上在3左右,同步的也在一步步的向国外的友商靠齐。
  国家政策方面,在国内,我还是认为是一个火的市场。因为国家出台了很多政策,不管是光伏方面,还是充电桩设施方面,其实中国跟北美,跟欧洲比都有它独一无二的政策支持。另外,不管是新能源汽车的补贴,还是燃油车的补贴都做了一些提升,这些也会促进广大人民群众更有驱动性去买新能源汽车。
  最后做点小广告,我们公司成立于2016年,目前在国内海外都有各个据点,目前五百多员工,创始团队主要是汪之涵博士,和巍巍博士,2016年创立了基本半导体这个公司。
  现在公司的主营业务有四大产品系列:一块儿是晶圆,包括分离器件,这个广泛应用于工业领域的光储充。还有一大块就是汽车级的功率模块,包括HPD,DCM等。工业模块这块儿,现在工业领域方面有很多碳化硅的应用,也是我们的一个方向。在功率器件的驱动板这块我们也有自己的配套,这个是我们的老的主营业务。
  公司总部在深圳坪山,在光明有自己的晶圆厂,在南山是运营中心,我来自无锡,无锡在集团的定位就是汽车级碳化硅功率模块封装测试基地。大家有空的话欢迎到我们公司去做客,最后这些是我们的一些合作伙伴。
  最后还是拿主席的词来跟大家共勉“东方欲晓,莫道君行早,踏遍青山人未老,风景这边独好”。让我们一起为中国的碳化硅市场做贡献。
  谢谢大家。
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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