2月13日,理想汽车自研的碳化硅功率芯片完成装机,自研的碳化硅功率模块和新一代电驱动总成分别在理想汽车苏州半导体生产基地和常州电驱动生产基地量产下线。
照例要来一个“元芳,你怎么看?”接下来,咱就来点评一下碳化硅芯片和理想汽车的自研。
电能与智能是驱动现代人类社会发展的两大核心引擎,也是推动智能电动汽车不断向前发展的两条根本性的技术路径。
无论是先大力发力电动化再大举进军智能化的传统车企,还是先着力发展智能化再拼命补齐电动化短板的新势力车企,为了走到竞争的终局,大家都务实地采取了电能和智能两条腿走路的双能战略。
两相对比,智能化赛道吸引了大部分的注意力,尤其是智能驾驶,更是常年霸占流量高地。
不过,电动化领域的竞争并没有停止,电池能量密度和电池包成组效率不断提升,电机功率和转速持续刷新成绩,电机效率、电控效率也在一点点地卷上天际。
在不断进阶的电驱军备竞赛里,碳化硅是最为锋利的竞争武器。
站在技术侧讨论碳化硅器件的优点,大家肯定会一边哈欠连天,一边连呼“抱歉”。
最好还是站在用户侧的角度看一看,碳化硅器件能带来哪些更好的体验。
归根到底,碳化硅MOS FET替代硅基IGBT,其收益体现在系统功率密度和系统效率两个层面。
系统功率密度的提升带来的是安装尺寸、车内空间上面的收益,系统效率的提升推动了整车续航和能耗水平上的进步。
理想汽车掌门人李想在2023年的理想L8(参数丨图片)发布会上也特意点名了碳化硅功率芯片的两大优点:面积减小70%,综合效率提高6%。
正是因为这两大核心优点,越来越多的车型将碳化硅搬到了车上面。
最早的当然是特斯拉的Model 3,其量产上车时间可以追溯到遥远的2018年,最近也是最为人津津乐道的是小米SU7,它已经成功地将Model 3斩落马下,夺走了20万级纯电轿车的销冠。
按照商业社会的基本逻辑,好东西当然得加钱。为了不加太多的钱,诸多车企开始了不同程度的碳化硅自研。
这个世界很魔幻,大多数人按照自己窄窄的知识面去判断一项技术的门槛。
在很多人的印象中,集成了几百亿个晶体管、采用5纳米或7纳米先进制程制造的智能驾驶芯片相当不一般,只负责电流的开通与关断的碳化硅器件必定很简单。这个判断对了一半,错误的那一半!
技术复杂度不能以集成度的高低进行评判,智能驾驶芯片虽然具备超高的集成度,但它建立在硅基半导体长达半个多世纪的产业链积淀之上.
从单晶硅的化学提纯、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入到晶圆制造再到封装测试,每一个环节都有可复制的技术范式、高度标准化的制造设备,而碳化硅器件面临的是第三代半导体从材料到器件的全产业链挑战。
碳化硅产业链主要包含四大环节:衬底、外延、晶圆制造、封装测试。意法半导体、英飞凌这些资金雄厚的国际巨头同时布局四大环节,走的是全产业链整合模式,国内选手则依照资金实力、技术储备等条件的不同,专注于不同的环节。
根据泰科天润24年的数据,本土碳化硅厂商主要布局衬底和外延两大环节,投资周期长、运营风险大、协同要求高的晶圆制造环节还牢牢把控在国际巨头的手里。
致力于自研降本的车企们主要布局封装测试这个赛道。
理想汽车2月13日发布的视频片段中展示的芯片贴片、芯片银烧结、框架安装、框架焊接、铜线键合、塑封成型都是封装工艺中的核心步骤,视觉检查、动静态测试、激光处理都属于测试工艺中的关键环节。
基本上,包括理想在内的大部分本土车企自研的碳化硅器件,其衬底、外延、晶圆制造都来自外部厂商,自己负责四大环节中的最后一个环节-封装测试。
除了保证供应安全之外,自研最大的目的就是省钱。
理论上,饱受价格战之苦的车企们想在碳化硅上省钱,必须走出技术门槛最低、成本占比也最低的封装测试环节,扩大自研的覆盖面。
就像黄四爷说的那样,出的多,才能赚得多!
但是,这笔账还有另外一个算法:在产能过剩导致碳化硅价格战的大背景下,车企扩大碳化硅自研环节的覆盖面大概不划算。
碳化硅行业出现产能过剩的原因有很多,细究下来,罪魁祸首似乎是特斯拉。
电动车企对碳化硅的需求是由特斯拉引爆的 。
2018年,特斯拉在Model 3主驱逆变器上用碳化硅替代IGBT,引得其它车企纷纷效仿,碳化硅器件的需求被彻底引爆之后,意法半导体等国际巨头、三安光电等本土巨头纷纷加大了在碳化硅产能上的投入。
由于过去几年的疯狂投入,本土碳化硅产业积累了巨大的产能。
在衬底环节,国内的单晶炉数量超过了1万台,外延环节有超过400台外延炉,晶圆制造环节有超过200台离子注入机。
如果需求持续爆发性增长,碳化硅行业的产能是有可能消化的。
但是,放眼全球,由于欧美选手的拉胯,电动汽车的增长速度正在放缓,更加雪上加霜的是,电动汽车对碳化硅器件的需求正在特斯拉的带动下慢慢走弱。
2023年的投资者日上,特斯拉宣布将在下一代电驱系统中降低75%的碳化硅使用量,之后,本土车企也纷纷走向了碳化硅和IGBT并联的混合方案。
小鹏汽车就在其爆款神车P7+上搭载的全新一代混合碳化硅同轴电驱中减少了60%的碳化硅芯片用量。
激进的资本开支、低效的产能利用已经把这个赛道曾经的佼佼者WolfSpeed带到了破产边缘。
其它选手的境况好一点,但是,产能过剩,需求走弱,碳化硅产业大概率将迎来激烈的价格战,在这样的背景下,理想汽车等车企将自研的边界控制在封装测试环节的做法非常值得点赞!
由于碳化硅晶体生长速度慢、碳化硅衬底工厂建设时间长等一系列原因,碳化硅产业链很难有效应对需求忽上忽下的高风险。
不提前建设产能,无法满足迅速爆发的需求,提前建设了产能,需求走弱时,产线空转会让厂商进入资金链紧绷的局面,难,真难!