工業和信息化部主管 中國電子報社主辦
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                                        汽車缺芯從MCU轉到IGBT,碳化硅功率器件“解不了近渴”?

                                        汽車行業分析公司AFS的最新數據顯示,由于芯片短缺,今年全球汽車市場累計減產量約為281.02萬輛。AFS預測,到今年年底,全球汽車制造商將減產368.06萬輛。

                                        在過去的兩年里,全球范圍內的芯片短缺令所有人措手不及,其中最受影響的就是汽車芯片,導致各大汽車廠商陷入“停產待芯”的境地,紛紛放出了減產的消息。而近期,消費電子類的芯片需求大幅降低,出現減產砍單的現象,各大芯片廠商也將產能偏移向了更熱門的汽車芯片,并且更多的廠商也加入了汽車芯片的生產行列,于是就有“汽車芯片已經不再緊缺”的消息傳出。但據記者了解,僅僅是部分汽車芯片得到了緩解,整個汽車芯片市場正在往結構性緊缺上轉變。這其中最為緊俏的,甚至被稱為卡住汽車生產喉嚨的就是IGBT功率芯片。

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                                        需求大、擴產難、周期長,形勢嚴峻

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                                        與消費級、工業級產品相比,車規級芯片的安全性和穩定性要求高、研發周期長、技術門檻高、資金投入大,因此,發展車規級芯片面臨的挑戰也更多。汽車芯片可分為MCU、AI芯片、IGBT、模擬芯片、傳感器、存儲器等多種類型。此前最緊缺的MCU,在各大廠商的積極擴產下,目前已經得到了緩解,現在缺芯的主角也換成了IGBT。創道投資咨詢總經理步日欣在接受《中國電子報》記者采訪時表示,新能源汽車的電氣特性更加明顯,需要用到更多的功率器件,以IGBT和碳化硅功率器件為代表,扮演著非常核心的角色。

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                                        汽車所需芯片分布圖

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                                        賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念表示,由于新能源汽車及汽車向智能化發展,汽車芯片市場近兩年一直保持需求旺盛狀態,其中作為新能源汽車核心零部件的IGBT是最為緊缺的產品之一。

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                                        全球IGBT市場規模

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                                        甚至此前有車企表示,能夠生產多少輛車,主要取決于IGBT功率芯片有多少的供應量,有的IGBT功率芯片的交付周期已經長達50周以上。芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報》記者表示,其主要原因有兩點:一是需求大幅增長。汽車電動化趨勢加速,充放電模塊以及電池、電控、電驅三電系統對車規功率器件的需求快速增長,超出了其他芯片類型。二是車規功率器件擴產難、周期長。汽車功率器件的工藝制程相對較為落后,通常都是1um級以上制程,這種制程的芯片多數在8英寸線生產。當前8英寸線擴產或者新建面臨一些比較尷尬的問題,生產效率、成本、自動化程度、人力成本都遠不及12英寸線,因此無論是晶圓廠還是設備廠商都不愿意投入太多資源在8英寸上。甚至晶圓企業考慮到未來可能的產品組合和發展空間,寧可投入更多資金興建更加先進節點的12英寸晶圓線。

                                        擴產無法解燃眉之急,產能調配和增產碳化硅功率器件才是正解

                                        據悉,盡管各大廠商都在積極擴產功率半導體,但當前的形勢依舊嚴峻。張彬磊指出,IGBT仍然沒有恢復正常交貨周期的原因比較復雜。有技術層面的原因,也有戰略層面的原因。技術層面來說,擴產還在路上。首先從項目評估、落地、廠房建設、設備采購到產線啟動生產運營需要3年左右時間,并且過去兩年設備交期也長達半年至一年左右;其次車規級芯片認證工作最快也需要2年左右的時間。戰略層面上,英飛凌、意法、瑞薩等幾個主要功率器件的頭部企業,都是在擴產上非常謹慎的,擴產力度和執行都沒有跟上需求增長。

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                                        數據來源:YOLE

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                                        池憲念預測,當下功率器件的短缺預計會持續到2023年底,因為隨著新建產線的擴產以及新能源汽車需求量的降低,功率器件的需求量會達到相對穩定的水平。此外,隨著碳化硅功率半導體的技術成熟及成功投產使用,也會對功率半導體的短缺起到一定的緩解作用。

                                        張彬磊也認為,受疫情和國際合作環境的影響,汽車功率器件的短缺還將持續一段時間,預期在半年到一年之間,主要是擴產和調配的雙重因素。碳化硅對硅基功率器件有較強的替代性,但是當下價格仍然更高,工藝還不穩定,供應量少,遠遠低于需求,因此碳化硅對于功率器件短缺只有非常有限的緩解作用。

                                        步日欣則非??春锰蓟韫β势骷?,他認為碳化硅功率器件確實在新能源汽車中會有很大的用武之地,也是IGBT的補充和競爭者,隨著碳化硅新勢力的逐步崛起,也會有效緩解車規級功率器件供應不足的問題。

                                        責任編輯:許子皓


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