從自研芯片到800V,碳化硅上車(chē)革命“進(jìn)行時(shí)”

作者 | 發(fā)布日期 2024 年 06 月 11 日 16:49 | 分類(lèi) 功率

自研芯片、800V SiC高壓平臺……新能源車(chē)的半導體革命?

汽車(chē)行業(yè)的“自研芯片派”正在持續擴大。

5月30日,吉利汽車(chē)正式發(fā)布了聯(lián)合星紀魅族共同打造的“銀河Flyme Auto”智能座艙系統。據悉,銀河Flyme Auto采用的是吉利自研并量產(chǎn)了的7nm車(chē)規級座艙芯片“龍鷹一號”,其內置了8核CPU、14核GPU,支持2.5K高清視頻播放,同時(shí)具備更高階的AI應用持續拓展實(shí)力。

而就在不久前,本田汽車(chē)也宣布,將與IBM簽訂諒解備忘錄,計劃共同研發(fā)軟件定義汽車(chē)(SDV)的下一代半導體和軟件技術(shù)。這一合作旨在加速智能/人工智能技術(shù)在2030年及以后的應用,特別是在自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統領(lǐng)域。

近年在車(chē)用芯片技術(shù)研發(fā)上有所布局的并不止吉利及本田。據不完全統計,上汽、一汽、北汽、廣汽、東風(fēng)、吉利、比亞迪、長(cháng)城、理想、小鵬、蔚來(lái)等一系列車(chē)企品牌均已對汽車(chē)芯片進(jìn)行布局。
當下,幾乎所有的科技產(chǎn)品,都離不開(kāi)芯片的加持。隨著(zhù)電動(dòng)化和智能化成為全球汽車(chē)行業(yè)的重要風(fēng)向,車(chē)企入局汽車(chē)芯片自研領(lǐng)域也已經(jīng)成為一種趨勢。

誰(shuí)在自研芯片?

過(guò)去,車(chē)企所需的半導體主要依賴(lài)一級供應商。而兩三年前的“缺芯”潮使得車(chē)企在減產(chǎn)、漲價(jià)、延遲交付,甚至工廠(chǎng)停產(chǎn)的情況下,更加重視零部件自給自足。

以在自研技術(shù)領(lǐng)域持續深耕,涉足的芯片類(lèi)別也較多的比亞迪為例,早在2005年,其旗下的比亞迪半導體便開(kāi)啟了IGBT自研之路,從事功率半導體、智能控制MCU、智能傳感器及光電半導體的研發(fā)生產(chǎn),現已成為國內知名的IGBT制造商。

自研芯片方面,比亞迪半導體還涉足多款車(chē)規級芯片,2020年,其為發(fā)布的漢EV高性能四驅版提供了SiC芯片。此前36氪報道,比亞迪的智能駕駛芯片自研計劃由比亞迪半導體團隊牽頭。今年一月,比亞迪官方其“夢(mèng)想日”活動(dòng)上表示,比亞迪全棧自研的智能駕駛,以及全產(chǎn)業(yè)鏈自研自造的實(shí)力,可以大幅度降低智駕體驗的門(mén)檻。

這些自研技術(shù)的競爭優(yōu)勢,使得比亞迪在整個(gè)汽車(chē)行業(yè)受“缺芯”困擾的三年疫情期間,依然能夠保證供應鏈的穩定性,并實(shí)現了銷(xiāo)量突破。

參考比亞迪的做法,直接投入自主研發(fā),以保證零部件的穩定供應,已經(jīng)成為多家車(chē)企的共識。
以“蔚小理”為代表的造車(chē)新勢力車(chē)企就在加碼自研芯片,力圖追趕龍頭車(chē)企比亞迪及特斯拉,并在激烈的新勢力車(chē)企競爭中占據一席之地。

其中,新勢力車(chē)企中投入力度相對較大、步伐較為快速的蔚來(lái),在去年年底,公布了其自研的第一款芯片產(chǎn)品——激光雷達主控芯片“楊戩”。該自研芯片將為激光雷達降低50%的功耗,延遲降低30%,同時(shí)還實(shí)現了降本。同時(shí),還與圖達通獵鷹LiDAR配合,替代原有的FPGA和ADC等價(jià)值不菲的第三方芯片,宣稱(chēng)將為蔚來(lái)每輛車(chē)節省幾百元的BoM成本。

理想汽車(chē)方面,近段時(shí)間以來(lái),自研芯片的布局動(dòng)態(tài)可謂緊鑼密鼓:2023年年初已開(kāi)始布局自動(dòng)駕駛芯片及自研車(chē)規級MCU芯片,功率半導體產(chǎn)線(xiàn)也已經(jīng)動(dòng)工;同年11月更是曾有消息稱(chēng)其在新加坡組建團隊,從事SiC功率芯片的研發(fā)。而安森美也于今年1月正式宣布與理想汽車(chē)續簽長(cháng)期供貨協(xié)議。
如今車(chē)企關(guān)注自研技術(shù)的原因,還源自對關(guān)鍵技術(shù)的控制和提升競爭力的需求。

在當下“沒(méi)有最低只有更低”、技術(shù)及價(jià)格持續內卷的汽車(chē)行業(yè),不少車(chē)企盈利下滑,陷入“降價(jià)會(huì )死、不降價(jià)死得更快”的兩難境地。

面對日趨激烈的行業(yè)競爭,想要在一輪又一輪的行業(yè)洗牌中活下來(lái),車(chē)企必須在成本端留出足夠生存的空間。與此同時(shí),還要提升技術(shù)壁壘,建造自身的“護城河”。

而在自研技術(shù)中,自研芯片不但需要投入更多研發(fā)成本、門(mén)檻更高,還允許車(chē)企按照自身產(chǎn)品的特定需求來(lái)設計芯片,可以在建立更難以“攻破”的技術(shù)門(mén)檻的同時(shí),更好地控制成本、優(yōu)化性能和實(shí)現產(chǎn)品差異化。例如,特斯拉自研的FSD芯片就專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)駕駛功能設計,通過(guò)優(yōu)化處理速度和能效,提升了整車(chē)的自動(dòng)駕駛性能,其FSD技術(shù)也成為了特斯拉核心競爭力之一。

車(chē)企爭奪領(lǐng)域—碳化硅“上車(chē)量”

從功率半導體到MCU芯片,從傳感器芯片到座艙SoC,從存儲芯片到通信芯片,從小算力ECU到大算力AI芯片……隨著(zhù)新能源智能汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展,汽車(chē)的“含芯量”無(wú)疑被推到了一個(gè)新的高度。車(chē)載芯片已經(jīng)成為車(chē)企的新競爭賽道。

此外,800V碳化硅(SiC)高壓平臺、自主研發(fā)電機技術(shù)和電池技術(shù),也與芯片技術(shù)緊密相關(guān),尤其是在電動(dòng)汽車(chē)的系統控制和能源效率管理方面。

其中,隨著(zhù)800V高壓超充開(kāi)始成為中高端車(chē)型的標配,碳化硅的“上車(chē)量”,也成為車(chē)企們爭奪的技術(shù)領(lǐng)域:自2018年特斯拉率先將意法半導體生產(chǎn)的第二代SiC應用于Model 3以來(lái),碳化硅提高效率、支持高壓快充技術(shù)、耐高溫性能、減輕重量和體積等優(yōu)勢被業(yè)界所熟知并接受。如今,汽車(chē)產(chǎn)品采用碳化硅功率器件,就如同為其貼上了高性能、高端的專(zhuān)屬標簽,其定價(jià)也就水漲船高。

業(yè)界普遍認為,單純將IGBT替換為碳化硅,主驅逆變器的效率能提升5%-10%。

從成本效益來(lái)看,雖然碳化硅的初始成本可能高于傳統硅基器件,但其在提高效率和性能方面的長(cháng)期收益使得這一投資變得劃算,特別是對于追求高性能和高效率的中高端車(chē)型。

理想汽車(chē)就曾在去年的一次電話(huà)會(huì )議中提到,800V+SiC可以將效率提升15%。以2021年電池成本132美元/kWh來(lái)算,假設采用碳化硅將效率提升10%,那么一輛100kWh的電動(dòng)汽車(chē),在同樣的續航里程情況下,電池成本可以節省1320美元。

自籌備以來(lái)就受全網(wǎng)關(guān)注的小米汽車(chē),就因“全系全域碳化硅”而引發(fā)熱議。小米汽車(chē)方面表示,小米SU7 Max采用小米自研800V碳化硅高壓平臺,最高電壓達到871V。小米汽車(chē)產(chǎn)品經(jīng)理潘曉雯更是發(fā)文稱(chēng):“小米SU7全系全域碳化硅,不僅前后電驅都是碳化硅,就連車(chē)載充電機(OBC)和熱管理系統的壓縮機都用了碳化硅?!?/p>

據不完全統計,上汽、廣汽、吉利、長(cháng)安、蔚來(lái)、小鵬、理想等主流車(chē)企均推出了800V高壓車(chē)型。市面上已經(jīng)發(fā)布的800V高壓車(chē)型已超過(guò)50款,其中部分車(chē)型為自研的800V高壓平臺。而華為主導合作的車(chē)型中,阿維塔11和12、北汽阿爾法S·HI版、智界S7、問(wèn)界M9等車(chē)型均支持800V高壓快充。

第三代半導體材料如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN),相比傳統的硅(Si)材料,具有更高的電子遷移率、更好的熱穩定性和更高的耐電壓特性。這些特性使第三代半導體在高頻、高功率和高溫環(huán)境下表現出色,非常適合用于電動(dòng)車(chē)和通信設備等高要求應用。

通過(guò)整合自研芯片和第三代半導體技術(shù),車(chē)企能夠在技術(shù)和成本上獲得更大的優(yōu)勢,從而在未來(lái)的市場(chǎng)中占據更有利的位置。

根據TrendForce集邦咨詢(xún)的數據,SiC功率元件的前兩大應用為電動(dòng)汽車(chē)與再生能源領(lǐng)域,2022年市場(chǎng)產(chǎn)值分別達到10.9億美元和2.1億美元,占整體SiC功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值的67.4%和13.1%。

TrendForce集邦咨詢(xún)預期,至2026年SiC功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值可望達到53.3億美元。主流應用仍將依靠電動(dòng)汽車(chē)和再生能源,電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)產(chǎn)值預計可達39.8億美元,年復合增長(cháng)率(CAGR)約38%;再生能源則達4.1億美元,年復合增長(cháng)率約19%。

結 語(yǔ)

回到最初的問(wèn)題:為何車(chē)企要自研芯片?

在車(chē)企的競爭日益激烈的今天,掌握自主研發(fā)芯片技術(shù),不但能減少對外部供應鏈的依賴(lài)、增強市場(chǎng)適應性、在成本控制和技術(shù)創(chuàng )新上擁有更大的主動(dòng)權,也已經(jīng)成為了市場(chǎng)評判一個(gè)車(chē)企競爭力的重要標準。

此前一概被業(yè)界認為是“重制造、輕智能”的比亞迪無(wú)疑也意識到了這點(diǎn)——今年4月24日,比亞迪董事長(cháng)王傳福在地平線(xiàn)2024智駕科技產(chǎn)品發(fā)布會(huì )上表示:“新能源車(chē)上半場(chǎng)看電池,下半場(chǎng)看芯片?!毙履茉窜?chē)的半導體革命正在持續。

在電動(dòng)化與智能化大勢下,全球汽車(chē)市場(chǎng)也在急速前行,推動(dòng)第三代半導體高歌猛進(jìn)發(fā)展:碳化硅簽單不斷,8英寸碳化硅晶圓持續放量;氮化鎵應用市場(chǎng)逐步擴展,正向數據中心、可再生能源以及新能源汽車(chē)市場(chǎng)持續推進(jìn),未來(lái)前景廣闊。

6月19日(周三),TrendForce集邦咨詢(xún)將在深圳福田隆重舉辦“2024集邦咨詢(xún)半導體產(chǎn)業(yè)高層論壇(TrendForce Semiconductor Seminar 2024)”。

屆時(shí),集邦咨詢(xún)資深分析師龔瑞驕將發(fā)表《SiC/GaN功率半導體市場(chǎng)格局與應用分析》的主題演講,敬請期待?。▉?lái)源:全球半導體觀(guān)察)

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