在IGBT功率器件的使用正火熱之時(shí)，OEM對(duì)新一代半導(dǎo)體材料SiC貨源的競(jìng)爭(zhēng)已然開(kāi)始。

日前在狼堡，大眾與兩家半導(dǎo)體大供應(yīng)商達(dá)成合作關(guān)系。一是Cree，它成為了大眾汽車(chē)FAST（Future Automotive Supply Tracks，未來(lái)汽車(chē)供應(yīng)鏈）項(xiàng)目SiC碳化硅的獨(dú)家合作伙伴。二是英飛凌，它成為大眾FAST項(xiàng)目戰(zhàn)略合作伙伴，合作點(diǎn)集中在大眾MEB電力驅(qū)動(dòng)控制解決方案中的功率模塊。

Cree本就是SiC材料和晶圓的國(guó)際大供應(yīng)商，大眾此次的鎖定無(wú)疑為它打開(kāi)了更為廣闊的市場(chǎng)。這還不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是為了大眾，Cree是否會(huì)增大產(chǎn)能擴(kuò)展幅度？大規(guī)模投資擴(kuò)產(chǎn)對(duì)于SiC的降本非常關(guān)鍵。當(dāng)前普遍的看法是，當(dāng)SiC成本降到Si的兩倍左右時(shí)，新能源汽車(chē)電機(jī)控制器大批量使用SiC將迎來(lái)拐點(diǎn)。

英飛凌在全球MOSFET和IGBT等汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)中占有率位居前三。2018年，全球20個(gè)暢銷(xiāo)的電動(dòng)車(chē)型和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)中，有15輛使用了英飛凌功率器件。

大眾汽車(chē)的電動(dòng)汽車(chē)量級(jí)規(guī)劃應(yīng)是各大OEM中最為突出的。確保零部件的及時(shí)、大批量供應(yīng)，左右著它的電動(dòng)汽車(chē)的上量時(shí)間、規(guī)模和成本。這也直接決定著在電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)中，它能否守住傳統(tǒng)汽車(chē)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)向電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)OEM轉(zhuǎn)身雖然不夠公眾想象地那般快速，但電動(dòng)汽車(chē)戰(zhàn)略也是來(lái)勢(shì)洶洶，例如大眾的MEB項(xiàng)目。

大眾一再擴(kuò)大MEB項(xiàng)目，正如集團(tuán)采購(gòu)負(fù)責(zé)人Michael Baecker先生所言：“大眾汽車(chē)集團(tuán)計(jì)劃在未來(lái)10年發(fā)布近70款新電動(dòng)車(chē)型，而此前只是計(jì)劃50款。在這個(gè)時(shí)間段，基于大眾汽車(chē)集團(tuán)電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)生產(chǎn)的汽車(chē)數(shù)量將從1500萬(wàn)輛增加至2200萬(wàn)輛。”

除了加大電動(dòng)汽車(chē)的目標(biāo)銷(xiāo)量，大眾也打開(kāi)了電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)共享的序幕：“未來(lái)向第三方全面開(kāi)放MEB平臺(tái)”。換言之，它們將在零部件方面實(shí)現(xiàn)通用。在采購(gòu)之時(shí)，這兩家汽車(chē)巨頭則可憑借大體量采購(gòu)量與零部件供應(yīng)商討價(jià)還價(jià)，爭(zhēng)取來(lái)較其他車(chē)企更為有利的采購(gòu)價(jià)格，從而來(lái)降低電動(dòng)汽車(chē)的成本及售價(jià)。

于是，大眾開(kāi)始瘋狂地簽訂單，從電池原材料、電芯等，到對(duì)DC/DC、OBC、電機(jī)控制器等新能源汽車(chē)高壓部件影響重大的IGBT、SiC功率半導(dǎo)體。

上游原材料層面，今年4月，大眾汽車(chē)宣布與江西贛鋒鋰業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作備忘錄，未來(lái)10年大眾將從贛鋒獲得用于純電動(dòng)汽車(chē)電池的鋰原材料的供給。在鋰材料供應(yīng)協(xié)議之外，雙方還將在電池回收和固態(tài)電池等未來(lái)議題上進(jìn)行合作。

電芯層面，大眾汽車(chē)表示將購(gòu)買(mǎi)價(jià)值500億歐元的動(dòng)力電池，并已確定韓國(guó)的SKI、LG化學(xué)、三星SDI以及中國(guó)的寧德時(shí)代作為戰(zhàn)略電芯供應(yīng)商。

無(wú)論是IGBT、SiC，還是鋰原材料、電芯，均是電動(dòng)汽車(chē)中無(wú)法缺少的內(nèi)容，并且更為重要的是，供貨或多或少都出現(xiàn)不足，貨源一般情況下集中在頭部供應(yīng)商中。

坊間有道傳聞，大眾大量采購(gòu)IGBT功率模塊后，造成市場(chǎng)內(nèi)嚴(yán)重缺貨，其他OEM出高價(jià)也求而不得。雖不知細(xì)節(jié)信息，但這道傳聞帶來(lái)一個(gè)信息：功率器件缺貨且搶手。

這一特點(diǎn)通過(guò)數(shù)據(jù)能夠得到更加直觀的展現(xiàn)。法國(guó)市場(chǎng)研究公司Yole Développement統(tǒng)計(jì)到，2017年功率半導(dǎo)體大幅度增長(zhǎng)，其中IGBT模塊的全球市場(chǎng)規(guī)模為10.29億美元，增長(zhǎng)幅度最高，在20.0%的水平。它預(yù)測(cè)，到2023年IGBT模塊將增長(zhǎng)至14.39億美元，七年年復(fù)合增長(zhǎng)率為7.7%。

根據(jù)世界三大電子元器件分銷(xiāo)商之一富昌電子（Future Electronics LTD）的統(tǒng)計(jì)，2018年，車(chē)規(guī)級(jí)IGBT模塊的交貨周期最長(zhǎng)已經(jīng)達(dá)到52周（IGBT的交貨周期正常情況下為8-12周）。而2018-2022年，全球電動(dòng)車(chē)年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)30%，但同期車(chē)規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率僅為15.7%?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾年全球車(chē)規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)的供應(yīng)將愈加緊張。

在汽車(chē)中，用到功率器件的地方很多，尤其是新能源汽車(chē)。電機(jī)控制器、DC-DC變換、充電/逆變、電空調(diào)驅(qū)動(dòng)等高壓部件一般使用的是IGBT功率模塊。而且OBC、DC/DC已在轉(zhuǎn)向使用SiC基功率器件。低壓部件依然多采用MOSFET。

MOSFET雖然是此前使用較多的功率半導(dǎo)體，但其耐壓低，在高電壓、大電流應(yīng)用中損耗大的弱點(diǎn)，使之無(wú)法投入到大功率作戰(zhàn)中。于是，導(dǎo)通壓降小、耐壓高、輸出功率高的IGBT吞噬著MOS的份額。對(duì)于電動(dòng)車(chē)而言，IGBT直接控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直、交流電的轉(zhuǎn)換，決定了車(chē)輛的扭矩和最大輸出功率等。

當(dāng)前來(lái)看，電動(dòng)汽車(chē)?yán)锩嬗玫墓β势骷饕€是以IGBT為主。它已被汽車(chē)零部件企業(yè)和半導(dǎo)體業(yè)者視為重要戰(zhàn)場(chǎng)。

英飛凌、三菱電機(jī)等當(dāng)前在國(guó)內(nèi)依然是許多整車(chē)廠和零部件供應(yīng)商的首選IGBT供貨對(duì)象，但是它們的產(chǎn)能限制暫時(shí)無(wú)法及時(shí)跟上國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)需求的上漲速度。這給了國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體供應(yīng)商絕好的機(jī)會(huì)，如比亞迪，在去年正式推出IGBT 4.0，與英飛凌等供應(yīng)商爭(zhēng)奪國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

很明顯，IGBT缺貨引發(fā)的焦慮已經(jīng)蔓延到下一代功率半導(dǎo)體材料——SiC。OEM和模塊供應(yīng)商搶貨，SiC碳化硅材料供應(yīng)商也對(duì)應(yīng)加大投資規(guī)模。

以大眾近日選擇合作的主角之一——Cree為例，它的SiC供應(yīng)和產(chǎn)能在近兩年內(nèi)呈現(xiàn)出劇烈變化。

去年2月，Cree與英飛凌簽署1億美元的長(zhǎng)期協(xié)議，為英飛凌生產(chǎn)和供應(yīng)Wolfspeed SiC碳化硅晶圓片。該協(xié)議顯示，Cree將向英飛凌供應(yīng)150 mm SiC碳化硅晶圓片，將幫助英飛凌在包括光伏逆變器和電動(dòng)汽車(chē)等高增長(zhǎng)市場(chǎng)擴(kuò)展產(chǎn)品供應(yīng)。

去年10月，Cree與一家“全球領(lǐng)先的電力設(shè)備公司”簽署了一份價(jià)值超過(guò)8500萬(wàn)美元的長(zhǎng)期戰(zhàn)略協(xié)議，以生產(chǎn)和供應(yīng)其Wolfspeed 150 mm碳化硅裸片和外延片。

今年1月，Cree與意法半導(dǎo)體簽署多年協(xié)議。它將為意法半導(dǎo)體生產(chǎn)和供應(yīng)Wolfspeed碳化硅SiC晶圓片。該協(xié)議包括，在目前這一碳化硅（SiC）功率器件非同尋常的增長(zhǎng)和需求時(shí)期，Cree將向意法半導(dǎo)體供應(yīng)價(jià)值2.5億美元的先進(jìn)150mm碳化硅裸片和外延片。

Cree面對(duì)這些訂單的直接反應(yīng)是，5月7日它宣布將投資10億美元，大幅提高SiC MOSFET和晶圓的產(chǎn)能。此次擴(kuò)產(chǎn)能夠帶來(lái)較之2017年SiC碳化硅晶圓制造產(chǎn)能的30倍增長(zhǎng)和材料生產(chǎn)的30倍增長(zhǎng)。

Yole Développement在Power SiC 2018: Materials, Devices and Applications報(bào)告中預(yù)計(jì)，主逆變器采用碳化硅將導(dǎo)致“2017 - 2023年SiC市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到108％”。Yole發(fā)現(xiàn)，幾乎所有汽車(chē)制造商未來(lái)幾年都將在主逆變器中使用SiC。特別是，所有中國(guó)汽車(chē)OEM都在積極考慮采用SiC。

當(dāng)然，所有車(chē)型都采用SiC還無(wú)法成為現(xiàn)實(shí)。價(jià)格是決定SiC何時(shí)在新能源電機(jī)控制器上批量使用的關(guān)鍵因素。比亞迪股份有限公司第十四事業(yè)部電控工廠廠長(zhǎng)楊廣明認(rèn)為，續(xù)航里程500公里以上的高端SUV車(chē)和高端轎車(chē)可能會(huì)在2021年會(huì)開(kāi)始應(yīng)用SiC，小型SUV和中型轎車(chē)可能在2024年會(huì)開(kāi)始應(yīng)用一部分SiC，低端車(chē)可能會(huì)在2025年之后。

就比亞迪而言，它投入巨資布局性能更加優(yōu)異的第三代半導(dǎo)體材料SiC，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動(dòng)車(chē)。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪旗下的電動(dòng)車(chē)將全面搭載SiC電控。

特斯拉Model 3應(yīng)是最早采用SiC MOSFET的電動(dòng)汽車(chē)。它作為最暢銷(xiāo)的電動(dòng)汽車(chē)，正在快速刺激SiC基功率器件的應(yīng)用。戴姆勒和保時(shí)捷也有意使用SiC。

為滿足快速充電的需要，整車(chē)電壓平臺(tái)提高是必然趨勢(shì)。如戴姆勒正在將驅(qū)動(dòng)電壓從400V增加至約800V，保時(shí)捷也打造出800V的高電壓平臺(tái)PPE。耐高壓和高功率的功率半導(dǎo)體器件是必不可少的。

SiC的市場(chǎng)正在爆發(fā)，這一點(diǎn)毋庸置疑。真正的問(wèn)題是，供應(yīng)鏈?zhǔn)欠褚褱?zhǔn)備好迎接市場(chǎng)的加速？

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