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借新能源汽车爆发之势 碳化硅芯片产业未来可期

日期:2022-05-18    来源:集微网

国际充换电网

2022
05/18
08:43
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关键词: 新能源汽车 碳化硅芯片 芯粤能

当前,汽车动力系统在发生三大变化,动力来源从内燃机演变为电动机,功率半导体材料从硅转向碳化硅,电压平台从400V升级到800V。跨入新能源汽车,为了满足大电流、高电压的需求,搭载的功率半导体也大幅提升,具体而言,碳化硅功率器件在新能源汽车中的应用场景包括:主驱逆变器、OBC(车载充电器)、快速充电桩,以及大功率DC/DC等。其中,碳化硅在800V主电机控制器应用是大势所趋。

ST最早量产并大量应用于特斯拉,并用较低的价格抢占市场份额,以达到规模经济。在过去的几年时间里,全球碳化硅市场上相关企业动作频频。碳化硅衬底供应出现不足,数个关键公司和Cree/其他签署了长期供货协议;安森美、Infineon、ST、Cree、II-VI、罗姆等海外功率大厂都在以不同的方式布局或加码碳化硅。

不难看出,随着“特斯拉效应”带动的碳化硅上车热潮只是开始,随着全球新能源汽车的市场渗透率进一步提升,碳化硅芯片产业未来势不可挡。那么,本土企业该如何更好地把握这次发展“芯”机遇?如何营造良性可持续发展的产业生态?在半导体人才紧缺的背景下,企业如何构建和维护人才梯队体系?

日前,广东芯粤能碳化硅芯片制造项目主体工程封顶活动顺利举办,针对上述问题,笔者与芯粤能董事长肖国伟、总经理徐伟进行了对话。

碳化硅需求井喷式的爆发,芯粤能立足大湾区推动行业发展

“从整个产业来看,我个人认为主要是随着新能源汽车、像光伏风能等新型发电以及5G通讯产业的市场发展,其中,新能源汽车市场发展得非常迅猛,也大大出乎了行业的预测。尤其是在最近这几年,对化合物半导体的市场需求出现了井喷式的爆发。”芯粤能董事长肖国伟告诉集微网。

肖国伟在半导体行业工作了将近30年,从香港科技大学博士毕业之后,主要在宽禁带半导体或者方面工作,从LED芯片、氮化镓的相关公司一路发展过来,对行业的发展有着清晰的认识。

“另外,随着市场应用爆发,以及碳化硅衬底和芯片技术的发展,2025年前后碳化硅成本会出现非常重大的变化,它会在许多中高端的市场上取代硅的功率器件,使得它的应用范围更加广泛。正是基于上面这些优势,碳化硅产业在最近一年多的时间里,引起行业的高度重视,并获得了迅猛的发展。”肖国伟补充到。

基于产业发展的特点,尤其是芯片,是需要提前4-6年布局,而且要针对企业自身情况进行前瞻性安排。芯粤能的创办跟发展正是因为整个团队和股东提前四年看到了产业发展趋势和机遇,从而早做布局。据介绍,芯粤能的产业定位主要是面向整个行业,提供碳化硅芯片的代工能力,来推动整个行业的发展。

目前整个车规级碳化硅行业发展前景非常好,广州、深圳等很多地方都在发展碳化硅产业。其中,芯粤能立足于大湾区核心的广州南沙,粤港澳大湾区产业聚集,有巨大的应用市场优势。

肖国伟认为,“首先,粤港澳大湾区是汇聚了很多潜在汽车制造客户的应用市场。第二,风能发电上,我们也有良好的客户基础。第三,随着后面碳化硅性价比的提高,我们认为粤港澳大湾区是国内最大的工业跟消费类市场产业化聚集区,也为未来芯粤能在这些市场发展奠定良好的基础。”

从区域合作形式或者市场环节看,除了企业自身发展,和大湾区其他城市的企业一起去做大做强半导体产业也是重要的一环。

肖国伟指出,“无论是周边的深圳还是整个大湾区,实际上已经聚集了许多芯片设计厂商,未来也会有碳化硅的芯片设计和应用开发公司。在全产业链上可以跟周边地区有更密集的合作,推动芯粤能未来大规模发展。此外,随着目前全球产业化分布,香港是非常良好的金融、贸易中心,这也是粤港澳大湾区的独特优势。尤其是近几年,香港政府也越来越重视高科技产业的发展,实际上香港在前两年就已经有规划,关于将化合物半导体作为香港发展高科技产业里半导体产业的重点。”

借新能源爆发之势,“三驾马车”拉动碳化硅崛起

行业周知,新能源汽车发展十分迅猛,而且对硅芯片和碳化硅芯片需求量很大。未来,碳化硅芯片如何满足新能源汽车的需求,成为了市场关注的焦点。

芯粤能总经理徐伟告诉集微网,“我过去做硅芯片的时间很长,从我本身的理解,即使是现在转行到碳化硅,我同样觉得它的发展规律和硅的很多规律相通。过去我们一直说有硅周期,特别在上世纪80年代90年代,集成电路蓬勃发展的时候,硅周期比较明显。资金和技术的两轮驱动,一直在推动全球的集成电路产业的发展。”

随着摩尔定律的放缓,后摩尔时代对于各种新材料的导入和工艺的演进起到了很大的推动作用。徐伟指出,“技术、资金和应用市场这“三驾马车”的推动,也成为后摩尔时代最显著的特点。比如iPhone现象或者说智能手机现象,它在应用引领上是非常突出的。”

从某种意义上讲,就像碳化硅、氮化镓的这样的崛起,或者说爆发式的增长,实际上也是应用的产物。因为无论是碳化硅还是氮化镓,和传统的硅基功率器件比,它们在成本上一开始并不占优,但是应用的引领让这些新材料有了非常好的前景。

“目前车规级的碳化硅功率器件量相对小,因此迭代速度不够。不过随着整个行业生态和制造平台的建立,应用越来越多,迭代也会加快。整个产业的发展还是非常可期的,这也是我们定位聚焦碳化硅车规级以及工控功率器件的初衷。”徐伟补充到。

芯片产业的发展需要上下游与制造业的配合,产业要发展,人才是关键。近年来,芯片行业普遍面临人才紧缺的困境。

对此,芯粤能总经理徐伟谈到:“实际上国内的IC企业,无论是设计还是制造端的装备、材料,实际上都碰到人才瓶颈。从行业呼吁以及在大学重点院校的一级学科设立集成电路等来看,全社会都在关注和解决这方面问题。”

完善产业生态建设,用产业聚集带动经济发展

诚然,人才紧缺问题不仅是企业面临的问题,也是各社会层面要共同应对的问题。以南沙为例,这几年在科研原始创新方面做了很多工作,比如引入了中科院的一些团队,包括正在建设的港科大。这些平台未来对于人才引进等方面对企业也会带来帮助。

芯粤能总经理徐伟表示,“我们和国内的高校研究所建立密切的关系,公司和电子科大,西安电子科大在化合物半导体方面的团队有了初步的战略合作意向,对人才培养,我们有中长期的安排。一些预研项目,我们托高校开始做基础性的前瞻研究。从长期的发展来看,对于本地我们特别重视,因为肖总本身就是香港科大的优才生,他和香港科大的渊源和连接是非常密切的,香港科大的南沙分校也对后续的项目合作和人才培养有很大帮助。此外,我们也跟广东本地高校交流过人才培养以及我们作为实训基地的事宜,因此在人才上讲,当前我们建厂和预研的团队基本到位。”

从设计、制造、封测到装备材料,产业链在长三角相对完整,而在珠三角还是有短板的地方。“这一块我觉得最大的问题还是我们要通过企业本身的建设,或者说在政府的支持下形成聚集效应,形成较为完整的产业链,形成好的产业生态。我更加期待在整个粤港澳大湾区这样平台建设聚集效应的体现,产业链的完整和生态建设的氛围出现。”

当芯片产业产业链聚集发展起来,未来也将反哺地方经济或者上下关联的产业。对此,徐伟坦言:“芯粤能的规模化量产会对当地的经济有一定的贡献。但更多的还是要看地区的产业发展,现在各地都认为芯片的加工厂越多,地方的产业链越聚集。所以要看大平台公司的上下游企业。有一定的政策来支持他们,让他们落地。平台建成之后,对当地经济产生聚集效应,以南沙为例,定位做宽禁带半导体的产业基地,那么基地在产业链的上下游的支持上要更加明显。随着更多配套的企业,比如说大的设计企业、专用设备和材料企业的落地,必然也会带动当地经济发展。这也是我们芯粤能这样的平台对当地经济的另一种贡献。”

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