碳化硅功率半导体国产化机遇在即 三安半导体意欲占据一席之地

“我们希望能够抓住战略窗口期的机遇，发挥本土化服务能力优势，在中国车规级半导体领域占据一席之地。”2023年4月7日，在中国汽车芯片创新联盟功率半导体分会成立大会之后的媒体采访中，湖南三安半导体销售副总经理张真榕向业界传递其进军车规级半导体领域的目标。

据了解，在国内LED芯片领域，三安半导体的市场份额在40%左右。张真榕希望10-20年以后，在车规级半导体领域，三安半导体的市场份额也能达到这个水平。

在智能化、电气化和国产化等技术与市场因素的推动下，国内半导体企业正在迎来新的发展机遇，大量相关企业积极转型进入汽车领域。中国汽车芯片创新联盟理事长董扬认为：“中国芯片产业快速发展的条件已经成熟。中国进入高质量发展新阶段，经济体量大，创新需求高，必须发展芯片产业。”

董扬指出，现阶段迫在眉睫的事情是“促进产业链上下游合作，打造良好的产业生态。”对此，张真榕深以为然。他认为：“为什么那么多大的功率半导体巨头出现在欧美和日本？比如英飞凌、安森美、罗姆等，都是基于各国汽车产业链的联盟发展起来的。”

01 内外环境撑大市场空间

驱动车规级功率半导体市场发展的动力来自两个方面：其一，内生动力，即产品升级拉动其二，外生动力，即外部环境变化拉动。

在新能源汽车领域，续航焦虑一直是困扰整车企业和消费者的顽疾。在弥补IGBT的不足上，碳化硅将是一个有效的解决方案。张真榕介绍：“使用碳化硅，在城区驾驶环境和高速驾驶环境中，能耗效率能分别提高6%和2%。”此次会议的与会企业也分享了一组数据，在驱动电机上提升一个点，相当于汽车的续航里程提升10%。与此同时，相同的续航里程可以使用更小电池，因此动力电池成本居高不下的压力也在一定程度上得到缓解。

另外，张真榕认为，芯片短缺和全栈自研，为国内半导体企业创造了新的历史机遇。他解释道：“在原来的供应链体系中，我们是整车企业的三级供应商，从芯片到模块，再到电控电驱，中间隔着三层。如果不是因为缺芯，整车厂不会一竿子插到芯片厂。”在这个过程中，芯片企业与整车厂有了更多直接对话的机会，也创造了新的共创空间。

与传统燃油车5年的开发周期相比，新能源汽车的开发周期缩短至两年。因此，很多项目只有并行进行才能满足时间要求。这就需要整个供应链的配合度以及时间进度更高、更快。

不仅如此，供应链安全也被提到更高的位置。受制于疫情等多种外部环境因素影响，不管是出于全栈自研，还是供应链安全的问题，整车企业纷纷大力布局产业链，以战略合作、资本入股、成立合资公司等多种方式，与产业链企业建立更深的协同关系。上述场景在动力电池等领域比较普遍，也比较成熟。

基于强链补链的考量，整车企业整合产业链的动作越来越快，也越来越深。

02 产业链企业的供应链安全

供应链安全的范畴并不止于整车企业，也涵盖产业链企业，比如生产设备。

相关机构的统计信息显示，我国汽车功率半导体发展起步较晚，产业链尚不健全。卡脖子的问题不仅体现在上游的衬底、外延、晶圆、封装、测试，中游的电机、电控，以及下游的整车，而且在关键材料、装备、软件、工艺等产业基础环节，也还没有完全国产化，没有形成协同创新的局面。

供应链安全的问题也摆在以三安半导体为代表的产业链企业面前。

“前两年的疫情对我们挑战最大，因为好多设备都是进口的。”张真榕坦言。张真榕介绍，在湖南三安半导体工厂使用的高温离子注入、激光退火等设备都来自国外厂商，甚至长晶炉也部分是德国设备。

据了解，三安半导体在长沙投资160亿元建立碳化硅全产业链工厂，其中一期工程已经在2021年6月投产。目前，6英寸碳化硅晶圆产能规划为年产20万片。二期工程将于2023年完工，产能规划为50万片。

在此期间，受制于疫情影响，不管是人员还是设备流通都遇到了前所未有的困难。张真榕说，国外工程师进不来，设备被卡在上海港，以至于背后有一堆说不完的故事。

在功率半导体的发展窗口期，时间不仅是成本，也关乎着战略规划的落地成效。据了解，晶体、外延、切抛磨、封装与测试等均需要时间，其中仅仅是晶体生长就需要30-45天的时间。

“在这种背景下，我们自己就冲上去拆箱安装。在这个过程中，我们也请提供类似设备的国产供应商一起学习，加快国产化。”张真榕描述当时的解决办法。同时，他也一半欣慰、一半无奈的感叹：“目前，关键设备基本上都有国产备份了。只不过，现阶段，国产设备的稳定性还差一些，消耗的配件也多一些。”

03 碳化硅降本的三大要素

“希望未来10-20年的产业化规模化能够做到10万甚至5万以上的车都能用到碳化硅。这个是我们的愿景，就像特斯拉希望能够做到2万美金的车型，让更多老百姓用的起新能源汽车。”张真榕介绍，相较于IGBT，碳化硅的成本更高，更多被应用在中高端车型上。

2023年一季度，汽车领域掀起一轮前所未有的价格战，不管是传统燃油车还是新能源汽车均被卷入其中。与此同时，多数汽车企业电气化转型过程中存在增收不增利，甚至亏损的情况，成本压力居高不下。

一边是终端产品价格下行，一边是汽车企业不堪重负。因此，供应链成为整车企业“压榨”的对象，接到整车企业提出的降本要求。“成本压力也倒逼到我们这里，希望我们每年有一个降本计划。”张真榕对此也感同身受。不过，他强调：“这个价格还是会回到经典的理论轨道上，肯定是供需决定的。”

“降低成本主要来自三个方面：第一，技术，提升良率。如果良率不提升，报废高是不行的第二，规模化生产第三，设备、原材料等环节的国产化。”张真榕指出，回望20年的发展历程，最大的降本空间还是通过技术创新实现的。

“衬底占芯片成本的60%。”张真榕介绍，这两三年，成本降低将主要依赖衬底降本。衬底成本，一方面与晶体质量有关，是基础，关系着良率一方面与生产工艺相关，是改善空间。晶圆的切磨抛等工艺都会存在一定的损耗。

作为生产制造业，规模经济是降本增效的杀手锏，却与标准化息息相关。

张真榕透露，站在芯片端的角度，企业存在这样一个困扰，即标准不统一。比如，充电桩、空调压缩机等产品的集成电路控制电压不一样，会要求半导体产品的性能也不一样模块封装方式也各种各样，类似英飞凌、特斯拉等都有自己的封装要求，以至于需要不同规格的芯片进行匹配。“我希望随着碳化硅的通用化，规格能够标准化。三安的优势是大规模生产单一爆款。24小时批量生产的效率是最高的。”

尽管目前碳化硅成本较高，但技术创新和规模化生产推动的降本进程正在加速进行。

以三安光电涉足的LED半导体领域，张真榕介绍：“我们2000年开始做LED同样性能的一颗LED芯片，20年以后是20年前的5%，也就是降价了95%。这20年的区间里面，基本上我们从LED的产业经验来看的话，大概率每一年会降到8个点，取决于不同的产品。如果高端产品比较贵的会降多一点，如果是比较成熟的产品，可能这样就比较少一点。”