多家車企布局碳化硅,高壓快充成為“必修課”?
根據(jù)企查查顯示,浙江晶進集成電路有限公司于近日成立,該公司法定代表人為潘運濱,注冊資本1.5億元,經(jīng)營范圍包含:集成電路制造、半導體分立器件制造、電子元器件制造、集成電路芯片及產(chǎn)品制造、電子產(chǎn)品銷售等。
企查查股權(quán)穿透顯示,該公司由浙江晶能微電子有限公司(下文簡稱“晶能微電子”)全資持股,后者控股股東為吉利邁捷投資有限公司。據(jù)悉,晶能微電子是吉利旗下功率半導體公司,專注于Si IGBT和SiC MOS的研制與創(chuàng)新。
2022年12月,晶能微電子宣布完成Pre-A輪融資。今年6月,晶能微電子宣布完成第二輪融資。
在不到12個月的時間里,完成兩輪融資,從這可以看出吉利對于搶占SiC功率器件市場是有多么迫切。
車企里面如此急切的不止吉利一個,越來越多的車企通過自研、合作、投資等方式進駐功率半導體市場。
一汽紅旗、東風汽車發(fā)布2大SiC技術成果
上半年,一汽紅旗與東風汽車先后舉辦發(fā)布會,公布最新的新能源領域技術成果。
● 東風汽車發(fā)布馬赫E品牌,年底量產(chǎn)SiC模塊
4月10日,2023東風汽車品牌春季發(fā)布會暨第七屆科技創(chuàng)新周在武漢開幕。發(fā)布會上,東風汽車發(fā)布東風量子智能電動架構(gòu)、馬赫E新能源動力品牌與“東風氫舟”氫動力技術品牌。
其中,馬赫E中采用了SiC技術。該技術主要由電驅(qū)、電池、補能三大產(chǎn)品平臺組成,而馬赫電驅(qū)采用了碳纖維包覆轉(zhuǎn)子技術的電機,轉(zhuǎn)速可達30000轉(zhuǎn)/分,與自主開發(fā)的SiC控制器匹配,系統(tǒng)最高效率可達94.5%,實現(xiàn)“高速高效”。
此外,會上還透露,東風公司在今年年底將量產(chǎn)高性能的碳化硅(SiC)功率半導體模塊。
● 紅旗汽車發(fā)布"旗幟"架構(gòu)下第三大平臺——SiC混動平臺HMP
4月8日,“遇見旗技——紅旗新能源技術發(fā)布會”在長春一汽NBD旗境空間隆重舉行。
會上,紅旗汽車發(fā)布了全新混動平臺HMP,該平臺是旗幟超級架構(gòu)下的第三大平臺,前兩大平臺包括“旗羿”電動平臺HME以及“旗偲”智能平臺HIS,其中HME中配備了超高頻高功率SiC模塊。
據(jù)悉,全新混動平臺HMP綜合效率達90%以上,縱置變速器輸出扭矩超過4500Nm、橫置變速器輸出扭矩達3900Nm;此外,紅旗還開發(fā)了非常緊湊、高效的橫置混動變速器HDU35,運用于A、B級混動車型,采用了中壓碳化硅逆變器、多層扁線油冷電機,實現(xiàn)總成重量較同級產(chǎn)品降低10kg以上。
此外,紅旗在4月3日宣布完成了首款全國產(chǎn)電驅(qū)用1200V塑封2in1碳化硅功率模塊A樣件;他們還自主研發(fā)了國際領先的紅旗HSM高效電驅(qū)系統(tǒng),該系統(tǒng)搭載超高頻高功率SiC模塊等技術,實現(xiàn)引領全球的95.5%系統(tǒng)效率。
紅旗已明確宣布將有2款搭載“旗幟”超級架構(gòu)的SiC車型在2023年上市,分別是轎車E001以及SUV E202。
市場的呼喚
對于電車來說,隨著各國對于新能源政策的推行,現(xiàn)在電車市場仍然處在一個上升時期。
既然電車的需求不少,有關電車的DC-DC模塊、電機控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等部件需求自然跟著增加,半導體功率器件作為電子裝置的核心元器件,需求量直線飆升。
功率半導體在電車上的使用比重遠超傳統(tǒng)的油車,此外,以SiC和IGBT為代表的功率器件在電車上的價值比重也高于油車。新能源汽車的單車功率半導體價值量達458.7美元,約為傳統(tǒng)燃油車的5倍。而量價齊升帶動,汽車領域功率半導體市場份額逐年提高,金額約為160億美元。
在純電動車中,價值占比前三的分別是,功率半導體(55%)、MCU芯片(11%)、傳感芯片(7%)。
迎著電動化的趨勢,車規(guī)級功率半導體的地位越發(fā)重要,車企將權(quán)重逐漸移向功率半導體的領域,自然是無可厚非。
假如,這些功率半導體元器件供應充足,或許車企們的行動會放緩。但現(xiàn)實是,過去幾年車規(guī)級功率半導體一直處于短缺緊張的局面中,盡管目前大部分的汽車芯片供應都已經(jīng)逐漸恢復正常,但諸如SiC等功率芯片需求依然處于供不應求狀態(tài)。
上述的電車市場火熱外加車功率半導體供應緊張局面,這兩者結(jié)合迫使車企們踏足功率半導體領域。
車企涉足功率半導體領域,一是可以提高自己品牌的競爭力。SiC功率元器件應用在電車上,通過其優(yōu)良的物理特性,可以提升電車的驅(qū)動效率、縮短電車的充電時間、增加電車的續(xù)航里程,這些性能的提升可以讓自己旗下的整車產(chǎn)品競爭優(yōu)勢凸顯。
二是將技術掌控在自己手中。目前,全球功率半導體供應商前十名全是海外企業(yè),功率半導體技術都掌握在這些歐美日企業(yè)的手中,國內(nèi)功率半導體元器件不得不依賴進口,這對國內(nèi)車企在全球市場的競爭是不利的。加強企業(yè)的自助研發(fā)能力和技術儲備,打破技術壁壘,將技術掌握在自己手中,在產(chǎn)業(yè)鏈中將獲得更多的話語權(quán),減少對外界依賴,這是國內(nèi)車企未來發(fā)展趨勢。
三是可以獲得安全穩(wěn)定的供應鏈。在前幾年芯片短缺,交貨長達幾十周,有些車企的產(chǎn)品被迫減產(chǎn)或者停產(chǎn)。如今,英飛凌、安森美、意法的MOSFET、IGBT等功率半導體器件交貨周期長達50周。未來,SiC功率元器件的短缺局面或?qū)⒗^續(xù)持續(xù)一段時間。面對這樣不穩(wěn)定的供貨關系,車企理所當然地想要自己下場來建立一個穩(wěn)定的供應鏈,保證自己在面對市場波動時將損失降到最低。
車企為何高強度布局芯片?
為什么車企會在芯片側(cè)做如此大范圍和高強度的布局呢?尤其是2022年后芯片自研節(jié)奏明顯加快了。
從以上四種布局模式可以看出,車企涉足的自研芯片主要分為智駕芯片、座艙芯片和功率半導體三大類。
隨著汽車四化的持續(xù)演進,智能化(包括智能駕駛和智能座艙)和電動化已勢不可擋,單車智能芯片和功率半導體的價值含量越來越高。
據(jù)ICV數(shù)據(jù),2022年全球智駕AI芯片市場規(guī)模為33億美元,年復合增長率為43%,智能座艙芯片的搭載率超過80%,預計到2030年全球座艙芯片市場規(guī)模將達到700億美元。
功率半導體涉及電動汽車的驅(qū)動效率、充電速度以及續(xù)航里程等多方面性能,是三電的 核心模塊。
據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計,電動汽車的單車功率半導體價值量平均可達500美元,是傳統(tǒng)燃油車的5倍。
功率半導體、座艙芯片和智駕芯片分別對應三電性能、座艙體驗和智駕功能,同屬于當前整車科技賣點的前列。主機廠通過芯片布局,不僅能滿足技術自主可控需求,還能提升整車產(chǎn)品的差異化競爭優(yōu)勢。
以智能為例,智駕的競爭歸根到底是AI能力的競爭,AI能力的競爭歸根到底是芯片性能+算法架構(gòu)+數(shù)據(jù)量的競爭,三者高度耦合。
通過自研智駕AI芯片,主機廠可以自己定義芯片規(guī)格需求,深度挖掘芯片潛力,基于算法架構(gòu)來設計芯片架構(gòu),快速響應自家算法迭代需求,同時極大地降低因滿足不同主機廠差異化需求所帶來的設計冗余,芯片設計做到極簡,進一步降低BOM。
目前智駕AI芯片的自研技術和資金門檻較高,除了特斯拉、蔚小理外,其他車企大都通過合資或投資的方式進行上游布局。
座艙芯片相比智駕芯片搭載率更高,需求量更大,理應吸引車企深度布局,但是現(xiàn)狀卻是自研座艙芯片的主機廠寥寥無幾。
公開信息只有蔚來在自研,吉利的關聯(lián)公司億咖通,與安謀合作開發(fā)了龍鷹一號。連芯片能力獨一檔的特斯拉也依然選擇AMD的座艙芯片,目前上市車型幾乎都在使用高通系列芯片,8155一度成為了智能座艙的標桿,現(xiàn)象背后反映多重原因:
一是因為第三方座艙芯片性能和供應能力均能滿足下游車企需求,二是芯片本身價值量并不高,遠不及智駕芯片,三是座艙芯片競爭力與生態(tài)鏈完善度密不可分,重新更換新平臺往往費時費力,從全生命周期來看并不劃算。
功率半導體因價值量大且涉及三電核心性能,目前成為了國產(chǎn)廠商芯片布局的主攻方向,上述四種模式都有覆蓋,其中傳統(tǒng)主機廠既有自研動作也有對外合作,形式豐富,而新勢力則傾向于對外合作,布局的賽道已經(jīng)從IGBT往下一代SiC擴展。
車企芯片布局同時反映了一種多元化用芯策略,汽車本身是一個結(jié)構(gòu)復雜且產(chǎn)業(yè)鏈很長的超級產(chǎn)品,經(jīng)過大風大浪的車企很少將「核心芯片」放在一個籃子里,對外合作秉承多元模式原則乃為上策。
例如國內(nèi)不少主機廠選擇2-3家智駕芯片來量產(chǎn)適配,且大多是國產(chǎn)和海外供應商組合模式。
以理想為例,L系列車型高階智駕采用英偉達Orin平臺,而低配版則使用地平線J5平臺,雖然兩套系統(tǒng)的開發(fā)需要投入更多的人力物力,但是雙供應商模式提升了理想作為客戶的話語權(quán),同時保證了供應鏈的穩(wěn)定性。
比亞迪同樣如此,在騰勢N7上使用英偉達Orin芯片,而計劃在漢車型的高階版上使用地平線征程5芯片。
蔚來和小鵬雖然在智駕芯片平臺上一直選擇英偉達獨家供應,但自研芯片布局也反映了重新塑造供應模式的底層訴求。
大眾則把合作玩法推到極致,在經(jīng)歷疫情期間供應鏈風險后已經(jīng)開始直接與半導體制造廠商合作,取代原來的一級供應商模式。通過與多家半導體廠商合作,直接進行談判和采購,提高對半導體供應鏈的透明度和掌控度。
大眾旗下CARIAD選擇與地平線合資,基于對方芯片開發(fā)其智能駕駛系統(tǒng),新公司并不研發(fā)新的芯片,而是通過戰(zhàn)略合作深入構(gòu)建一套適配大眾中國乃至全球戰(zhàn)略的高階智駕系統(tǒng),把伙伴能力嵌入到自己龐大的汽車版圖中。
雖然大眾在芯片領域布局頻繁,但是始終沒有觸碰自研芯片這條線,歐美老牌車企深諳企業(yè)經(jīng)營之道,崇尚合作分工。
從財務角度芯片自研從某種程度上并不是一筆劃算的買賣,且自研風險高,管理基因并不匹配?;诘谌揭延行酒暮腺Y模式已然是其目前最深度的芯片布局策略。
