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今年以來,電動汽車的新品發布頻繁刷屏,高壓快充讓800V這一概念不斷深入人心,也使得“碳化硅”這一硬核詞匯得到了廣泛普及,以至于如今提及碳化硅市場,必須要講電動汽車,必須要講主驅逆變器。
但事實并非如此,碳化硅的成功并非局限在汽車領域。按照Yole 2022年的預測,汽車市場確實是如今以及未來碳化硅應用的最耀眼的明珠,也讓無數廠商都在削尖腦袋進入車用市場。但如果細看,包括能源、工業以及交通等行業,碳化硅的市場和增速依然可觀。比如在能源市場,從2021年到2027年,碳化硅市場的總規模將從1.54億增長至4.58億美元,年均復合增長率達到了15%。
所以說,如果想要更好地立足功率市場,就要把自己的視線變得更為寬廣,布局汽車以外的其他市場。在這其中最為重要的便是能源和工業兩大領域。
全方位多元化,尋求穩固成長
提到英飛凌,大家或許首先想到的是其在汽車碳化硅領域的卓越表現。作為汽車功率半導體領域的佼佼者,英飛凌在該領域有著領先的市場優勢。不過,在碳化硅市場的布局上,英飛凌則是采取了全面布局、多點開花的策略,展現出其在技術創新和市場拓展方面的強大實力。
英飛凌科技高級副總裁、工業與基礎設施業務大中華區負責人于代輝
日前,英飛凌舉辦的碳化硅媒體發布會上,英飛凌科技高級副總裁、工業與基礎設施業務大中華區負責人于代輝就表示,公司將全球低碳化發展作為重要戰略之一,關注著電力產業的方方面面,包括太陽能和風力發電廠、機車牽引、充電站或工業等所有市場。
正如于代輝所述,盡管未來能源行業創新需求顯著,但并不是所有細分產業都會并行演進,通過廣泛的覆蓋,英飛凌可以抵消行業發展的不平衡,從而實現業績的穩固增長。
英飛凌科技副總裁、工業與基礎設施業務大中華區市場負責人沈璐
“英飛凌的碳化硅戰略業務不僅依賴于一個市場、一個產品、一個客戶,我們要確保有足夠多的產品系列滿足不同行業及客戶。”英飛凌科技副總裁、工業與基礎設施業務大中華區市場負責人沈璐說道,“英飛凌的目標是成為業界首選的零碳技術創新伙伴?!?/p>
值得補充的是,英飛凌也并沒有單純發展碳化硅,而是選擇硅、氮化鎵和碳化硅同頻創新。“僅僅預測某種技術將在何時何處被應用,并不能讓其充分釋放潛力。我們更傾向于與客戶攜手合作,以便在不同系統中篩選出最優方案。”英飛凌科技首席執行官Jochen Hanebeck在不久前舉辦的投資者年度財報電話會上說道。
2024年,英飛凌確實在三大功率方向上都有了重大突破:圍繞碳化硅,在馬來西亞居林興建了全球最大的200毫米碳化硅晶圓廠;在氮化鎵方面,推出了全球首個300 mm氮化鎵晶圓技術;甚至在傳統硅基上都有創新——成功推出全球最薄的硅功率晶圓。三大方面的進步,也促成了英飛凌功率器件技術、成本和產能上的進一步優化。
簡而言之,英飛凌從來不當“偏科生”,也不偏向某一市場。許多功率廠商也有著同樣的看法,都在采用“Si+SiC+GaN”的策略,在不同領域發揮每種器件的特性,推動寬禁帶半導體的雙輪驅動,在整體為客戶提供更為靈活的解決方案。
3600個用戶,多元化的關鍵
那么,英飛凌又如何布局功率領域的多元化?
從產品上來看,碳化硅產品線是多元化的主力軍。據市場預測,從2024年到2029年,全球碳化硅市場規模將從31億歐元增長到90億歐元,年復合增長率超過24%。而英飛凌在碳化硅市場也保持了持續發展。2024財年,英飛凌的碳化硅業務總營收為6.5億歐元,同比增長超過30%,明顯超過市場的平均增幅,進一步提升了市場份額。
也正因此,盡管電動汽車如日中天,工業領域同樣是一個巨大且不容忽視的市場。實際上,在英飛凌3600個碳化硅用戶中,工業行業顯然占據了大多數的客戶。
根據Omdia統計的數據表明,無論是碳化硅模塊還是IGBT模塊,英飛凌都遙遙領先市場,這也是其布局汽車和工業多元化所取得的成績,相比較而言其他公司更多是關注某一單一市場或客戶。
覆蓋電能全價值鏈,賦能零碳未來
能源電力領域是英飛凌多元化的重要發力點,在此方面,英飛凌的產品已經賦能了諸多中國企業實現綠色低碳化。于代輝表示:“英飛凌產品涵蓋了從發電、輸電、配電、儲能到用電的整個全電能價值鏈,僅就功率產品而言,幾乎沒有哪個友商能在如此廣闊的市場上跟我們同臺競爭?!?/p>
如圖,英飛凌的寬禁帶產品可涵蓋范圍,如果考慮硅基MOSFET和IGBT,則覆蓋面更加廣泛
英飛凌科技工業與基礎設施業務的客戶涵蓋了電能價值鏈的各行業公司,從發電到配電再到用電的方方面面,這其中包括中國中車、美的、陽光電源、金風科技、匯川等知名本土公司。
于代輝列舉了一些重要數字,來直觀說明英飛凌在中國電力行業的貢獻。
風電領域:國內超過 90000 臺風力發電機使用英飛凌產品,2023 年發電量可滿足 4.5 億人的用電需求。
光伏領域:應用于總計超過 220GW 的光伏發電機組,裝機容量相當于 10 個三峽水電站裝機量總和。
高鐵領域:2800多列高速列車安裝英飛凌產品,每天陪伴 400 萬人出行。
儲能領域:應用于總計約 15GW / 30GWh 的新型儲能系統,裝機容量約等于 1 個白鶴灘水電站裝機量。
另外,英飛凌也在自身進行綠色化變革。早在2020年,公司便制定了在2030年實現碳中和的目標(范圍1和2碳排放),今年又通過提供產品碳足跡數據,將氣候保護工作延伸到供應鏈端(范圍3)。
第二代溝槽柵碳化硅,突破不可能三角
布局多元化并非一個好聽的口號,而是用真正品質過硬的產品賦能客戶最大價值。無疑,英飛凌的碳化硅做到了這一點。
對傳統硅功率器件來說,開關頻率、損耗和輸出功率是一個經典的“不可能三角”,如果想要突破它,就要從底層入手,比如說將材料更換為碳化硅。英飛凌的碳化硅便實現了更高開關頻率、更低損耗以及更高輸出功率。
今年3月,英飛凌推出采用溝槽柵技術的碳化硅CoolSiCTM MOSFET G2系列,開啟了功率系統和能量轉換的新篇章。與上一代產品相比, 英飛凌全新的CoolSiCTM MOSFET G2在確保質量和可靠性的前提下,可將MOSFET的主要性能指標(如能量和電荷儲量)提高了20%,不僅提升了整體能效,更進一步推動了低碳化進程。
“碳化硅的性能評價標準實際上是多元化的,不光是導通損耗,還有開關損耗、雜散電感、封裝熱阻以及魯棒性和可靠性等方方面面。”英飛凌科技副總裁、工業與基礎設施業務大中華區市場負責人沈璐強調道。CoolSiCTM MOSFET G2不僅達到了業界最低7mΩ導通電阻,同時也實現了2μS短路耐受時間,在性能和可靠性上沒有一絲妥協。
目前,采用溝槽柵技術的新一代碳化硅模塊已經在行業主要新能源車廠量產使用,溝槽柵的可靠性得到了充分驗證與認可,如今單管類產品正在客戶的導入過程中。
雖說上述實例都是汽車相關,但實際上新一代碳化硅模塊適用于各種場景,尤其是電力行業。于代輝說道,就碳化硅而言,可在三個層面為電力市場帶來系統級性能提升,包括高能效、高系統級性價比以及高可靠性。
沈璐也表示,相比一次能源到終端用能,在新能源的電能價值鏈中,電力轉換次數不斷增加,每一次的能源轉換都會有效率損失。追求更高轉換效率變得至關重要,這也是高效碳化硅對電力行業的價值。
光伏、風能、電網、充電樁、儲能、氫能等英飛凌關注的應用市場,都可以充分體現出碳化硅的優越性。
比如利用碳化硅,光伏逆變器系統在十幾年間功率密度從90W/kg提升到了3000W/kg,效率也從97%提升到了99%,盡管看起來只有2%的提升,但如果從損耗角度看,相當于優化了3倍以上。
在充電樁市場,英飛凌能夠提供從交流到高壓直流的全套充電方案。英飛凌科技高級技術總監、工業與基礎設施業務大中華區技術負責人陳立烽介紹道,充電樁功率模塊從幾年前的15kw到如今的40kw,需要更高壓的直流母線,過去650V的器件需要級聯才可以使用,如果采用英飛凌1200V碳化硅,可以減少功率器件用量,簡化拓撲結構設計,縮小散熱系統及提升功率密度。
英飛凌科技高級技術總監、工業與基礎設施業務大中華區技術負責人陳立烽
另外,沈璐也介紹到,英飛凌的.XT擴散焊技術,具有強大的工藝循環能力,非常適合負載切換頻繁的充電樁,確保了系統的高可靠性及魯棒性。
儲能系統中,Daihen已經選擇了英飛凌的2000V CoolSiC模塊,系統實現簡化的電路配置和控制設計,進而減少了開發資源并縮小了設備體積。
另外,于代輝也特別看好碳化硅在固態斷路器/繼電器以及風電領域的發展。目前風能碳化硅應用比例較低,未來5年可以達到95%的年復合增長率。
對于固態斷路器,相比于傳統的機械式結構,不存在磨損及老化等問題,更加耐用。同時,還可以支持數據可視化,遠程恢復等功能,助力電力系統更加智能化。“實際上工業化數字化的發展與碳化硅的發展是一個相向而行的過程,并不是碳化硅驅動了繼電器的發展,而是繼電器在應用端有了從機械向固態演進的需求,恰恰碳化硅可以滿足這一系統?!庇诖x說道。實際上不止是繼電器,其他行業在碳化硅的接納過程中同樣如此。
英飛凌提供的固態斷路器用戶指南,提供了硅與碳化硅兩套參考方案供客戶選擇及評估
陳立烽表示,評判功率器件的好壞要看最佳優值(FOM),但是這個參數和應用息息相關。英飛凌在硬開關、軟開關、輕載等不同應用中均做了優化處理,實現了不同FOM都最佳化表現,這正體現出英飛凌從系統出發的優勢。
樂觀看待周期,做長期主義者
談能源工業,就免不了談市場。盡管英飛凌近期的業績報告表明工業能源市場產生了下滑,主要原因系2023市場過于火熱造成的庫存積累。但于代輝仍然對能源行業,尤其是中國市場的增長持續樂觀,他列舉了今年一系列喜人數字。2024年光伏新增裝機量預計仍將達到190~220GW;風電項目儲備眾多,特別是海上風電穩步增長;隨著電動汽車的增長,配套充電樁2024年底將達到1200萬臺;儲能累計裝機規模的復合增長率將超過30%;除了立足本土,中國客戶也一直在積極開拓海外市場。
“縱觀整個大市場可以看到,各個行業到未來2030年的市場是非常紅火的,后面的發展也一樣可持續。”于代輝在分享自己見解的同時,也在鼓勵整個行業的客戶。
2023到2030年各種能源裝機量預測,以及行業應用中功率半導體的含量機會,尤其在太陽能、儲能以及充電樁中,都將是碳化硅的主要應用機會,且單位用量將持續增長。
道路光明的背后是曲折的成長過程
以光伏行業為例,2023年市場處于快速擴張階段,營收和利潤均實現高速增長,同比增長一倍以上都是常態。但到了2024年,市場增速整體放緩,競爭激烈,增速也回歸到較為平穩的狀態,“拒絕內卷”的呼聲不絕于耳。由于去年備貨較多,在市場放緩的當下,庫存消化成為了最大挑戰,也影響到了產業鏈的所有客戶,其中英飛凌科技的工業與基礎設施業務就是其中之一,相比去年營收降低了12%,利潤率也從30%降低到了22%。
在這種承壓下,英飛凌也決定謹慎投資,暫緩居林工廠的下一步擴建計劃?!?strong>我們不能一直期待著缺產能,利用供小于求來保持競爭優勢,而是要靠差異化贏得市場。”于代輝回應道,“另外,優秀產品的產能還是不足的,英飛凌會根據市場需求以及客戶進程,通過靈活的運營、成本和規模優勢,合理利用產能,才可以為市場提供最合理最經濟的產品?!?/p>
“每個企業都會面臨這樣穿越周期的難題?!鄙蜩凑f道。實際上,對于半導體行業,周期性上升才是常態。而越是下行周期時,越能體現出產品的差異化創新以及質量的口碑。
“好的方面是,碳化硅價格的下降帶來了滲透率和接受度的提升?!泵鎸θ找婕ち业母偁?,沈璐樂觀地表示,“相信競爭可以激發斗志,也可以促進成長。我們愿意積極地擁抱市場的變化,能夠應對短期挑戰,同時也要更好地堅持長期主義?!?/p>
積極擁抱競爭,用創新反內卷
當下能源工業市場,也有汽車行業同樣的煩惱——“卷價格”。沈璐呼吁,行業需要健康發展,而不是依靠價格進行惡性競爭。“無論是器件還是系統,電力相關的產品生命周期不只是5年、10年,甚至要到20至30年,整個生命周期的保證是對行業的健康發展的關鍵?!?/p>
據《財訊》報道,目前中國6英寸碳化硅晶圓代工價格,已降至每片1200至1800美元左右,較兩年多前每片4000美元左右的代工價格暴跌了70%。
英飛凌不會選擇內卷價格,但為了緩解客戶壓力,也有一系列降低成本的舉措和規劃。沈璐表示,襯底價格的下降幫助英飛凌控制了外部成本,尤其是英飛凌近年來加大了供應鏈的彈性,先后簽署了多家襯底供應商,包括中國的天科合達以及天岳先進,另外還包括數家國際供應商,涵蓋了韓國、歐洲及美國。一方面確保了本土供應,另外也是有充足的商業議價能力。
更重要的是,英飛凌通過創新降低了碳化硅制造成本,其中共有五個關鍵點:第一是溝槽柵技術相比平面柵占用晶圓面積更小,天然地實現了成本降低,這也是英飛凌很早前就投入溝槽技術的重要原因;第二是良率改善,英飛凌利用40年的IGBT以及30年碳化硅的經驗,確保良率不斷爬坡;第三是規模經濟,這并不意味著最大化生產率,而是根據市場需求生產出豐富的產品組合,涵蓋從分立到模塊,涵蓋不同的電壓等級、功率等級、電阻等級的產品,從而充分利用好產能規劃;第四是晶圓從6英寸升級至8英寸;第五,英飛凌2018年收購的Siltectra激光冷切割技術,通過更先進的減薄技術,也降低了碳化硅生產成本。
還有什么痛點?怎么解決?
如今碳化硅相對不再缺貨,且價格也下降了,該怎么創新?于代輝總結了拜訪客戶時發現的五大痛點,包括質量一致性、技術領先性、系統創新性、產品經濟性和本土適應性。
于代輝用了五個字準確形容了英飛凌如何解決碳化硅的痛點,分別是“穩”“先”“卓”“優”“融”。
具體而言,“穩”代表零缺陷質量管理以及穩健的供貨;“先”代表技術領先,涵蓋結構設計、前道、后道及測試在內的方方面面,這背后是30年來累計的近3萬項專利。“卓”代表卓越,英飛凌產品在客戶和科技界方面獲得了諸多獎項與認可,兩周前,其3300V CoolSiCTM XHP 2入圍了由德國總統頒發的“德國未來獎”提名, “優”代表著英飛凌的產能布局優化,特別是英飛凌實現了菲拉赫與居林兩大晶圓廠的虛擬協同,保證了產品的產能、性能以及規模效應。
需要特別強調的是,“融”代表著英飛凌中國扮演著重要角色。“我們希望英飛凌能夠融入本土生態圈,針對中國客戶的需求,我們不僅僅在中國賣產品,而是在中國,為中國。”于代輝說道,“僅僅是銷售和市場還不夠,我們這幾年間不斷深化本土系統理解力,包括光伏系統、風電、儲能、高鐵等千行百業,幫用戶用好產品?!?/p>
英飛凌在中國布局了強大的產品和技術應用團隊,從而簡化客戶使用碳化硅的門檻。去年以來,英飛凌先后與包括奇點能源、上能電氣、盛弘電氣、麥田能源、海鵬科技發布最新的碳化硅應用實踐,客戶也對英飛凌的產品質量和技術支持給予了高度評價。
“英飛凌如今很多產品的定義和開發都是在中國完成的。”于代輝補充道?!耙郧拔覀冮_發的產品,不管怎么樣,都需要用戶系統適應我們。而現在,我們希望跟用戶長期地保持前瞻性溝通,通過調查用戶的真實需求與痛點,定義今后的產品規劃,從而幫助客戶保持行業領先?!?/p>
英飛凌針對不同行業應用需求,推出了廣泛的產品線組合,以及前瞻性的產品開發路書
另外,英飛凌也加速無錫生產基地的本土化導入進程,1995年,作為西門子集團半導體部門進入中國市場的第一家工廠,無錫工廠40年間在西門子和英飛凌時代都扮演著關鍵角色,如今無錫已經成為英飛凌主要的后端制造基地,具備封裝各種類型的產品能力。2024年12月11日,據日經亞洲消息,英飛凌科技首席執行官Jochen Hanebeck在接受采訪時就表示,公司正在中國進行商品級產品的本地化擴產,旨在加強與中國市場客戶的緊密聯系。
從系統角度出發,確保增長關鍵
如果關注近幾年芯片發展,可以看出所有廠商都在強調系統級方案這樣的概念。隨著終端市場競爭加劇,差異化創新的優先級被不斷提高,英飛凌正圍繞碳化硅,加強系統級產品的競爭力和協同效應。
“從系統角度理解客戶。”是于代輝一直強調的。于代輝介紹道,十幾年前,英飛凌已經提出了P2S理念,即Product to System。這不僅代表英飛凌希望為客戶提供完整的打包方案,更是希望從系統的角度,圍繞應用進行思考。
英飛凌今年年初進行了全球組織變化也正是基于此理念,將銷售和市場分為工業與基礎設施業務、汽車業務以及消費、計算與通訊業務三大業務部。這種銷售組織的變革更強調以客戶的應用需求為中心,從而進一步發揮英飛凌全面、多樣化產品組合的潛力。
“把復雜留給自己,把方便留給客戶。”于代輝經常在內部會議上提及這句話,“我希望工程師不僅要熟悉功率產品,對于MCU,對于傳感器等也要有所了解,這樣至少可以找到公司的其他資源為客戶服務?!?/p>
“英飛凌在功率半導體領域的確很強,同時我們也希望,不僅是碳化硅和功率半導體,還可以把其他產品提供給客戶,真正地在用戶系統層面產生協同效應。”于代輝舉例道,比如現在越來越多的太陽能逆變器都要聯網,英飛凌也正在同逆變器廠商圍繞MCU和藍牙等器件開展合作。
秉承“一個逆變器,一個英飛凌”的理念,英飛凌提供涵蓋功率半導體和32位MCU的完整系統解決方案,旨在實現高效率、優化性能和快速上市。作為功率系統中最重要的碳化硅,自然是拓展客戶資源的最有力武器。
如圖所示,比如在混合逆變器中,英飛凌不止擁有功率相關的開關和驅動,還可以提供傳感器、控制以及連接的方方面面。
有心理準備,更有信心
2024年從缺貨到缺訂單,對每個公司都是一個重要轉折點。就英飛凌而言,通過多元化策略、合理的產能投入、堅持研發創新、長期的產品路線圖規劃以及適時的戰略調整,基本經受住了考驗。面對2025,英飛凌科技工業與基礎設施業務也做好了萬全準備。
“英飛凌是一個適合長跑的公司,行業周期的穿越恰好是我們的優勢,如果一路向上我們的優勢反而不明顯。”于代輝強調道?!凹词故袌霰3值撞浚覀円灿行判暮涂蛻粢黄鹩痈蟮陌l展。而從長期來看,低碳的目標和需求始終就在那里?!?/p>
陳立烽也坦言,“今年中國碳化硅行業異常活躍,都在不斷創新和內卷,英飛凌愿意通過關注技術和系統,持續幫助客戶實現行業的創新,同時也愿意和行業共同學習,共同積累。”截止2024年,“英飛凌工業半導體公眾號”共發布了800余篇原創文章與視頻,涵蓋了工業功率器件的方方面面,成為了電力電子工程師的重要的學習交流園地。
沈璐則希望英飛凌能夠持續挖掘用戶未被滿足的需求?!傲私饪蛻舻男枨笫潜痉?,挖掘客戶的需求是本事,這句話用在碳化硅業務的發展上是極不為過的。不管前方有什么在等待,希望通過自己的努力,在不確定性中看到確定性?!鄙蜩凑f道。
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