2月13日,理想汽車自研的碳化硅功率芯片完成裝機,自研的碳化硅功率模塊和新一代電驅動總成分別在理想汽車蘇州半導體生產基地和常州電驅動生產基地量產下線。
照例要來一個“元芳,你怎么看?”接下來,咱就來點評一下碳化硅芯片和理想汽車的自研。
01
電能與智能是驅動現代人類社會發展的兩大核心引擎,也是推動智能電動汽車不斷向前發展的兩條根本性的技術路徑。
無論是先大力發力電動化再大舉進軍智能化的傳統車企,還是先著力發展智能化再拼命補齊電動化短板的新勢力車企,為了走到競爭的終局,大家都務實地采取了電能和智能兩條腿走路的雙能戰略。
兩相對比,智能化賽道吸引了大部分的注意力,尤其是智能駕駛,更是常年霸占流量高地。
不過,電動化領域的競爭并沒有停止,電池能量密度和電池包成組效率不斷提升,電機功率和轉速持續刷新成績,電機效率、電控效率也在一點點地卷上天際。
在不斷進階的電驅軍備競賽里,碳化硅是最為鋒利的競爭武器。
站在技術側討論碳化硅器件的優點,大家肯定會一邊哈欠連天,一邊連呼“抱歉”。
最好還是站在用戶側的角度看一看,碳化硅器件能帶來哪些更好的體驗。
歸根到底,碳化硅MOS FET替代硅基IGBT,其收益體現在系統功率密度和系統效率兩個層面。
系統功率密度的提升帶來的是安裝尺寸、車內空間上面的收益,系統效率的提升推動了整車續航和能耗水平上的進步。
理想汽車掌門人李想在2023年的理想L8(參數丨圖片)發布會上也特意點名了碳化硅功率芯片的兩大優點:面積減小70%,綜合效率提高6%。
正是因為這兩大核心優點,越來越多的車型將碳化硅搬到了車上面。
最早的當然是特斯拉的Model 3,其量產上車時間可以追溯到遙遠的2018年,最近也是最為人津津樂道的是小米SU7,它已經成功地將Model 3斬落馬下,奪走了20萬級純電轎車的銷冠。
按照商業社會的基本邏輯,好東西當然得加錢。為了不加太多的錢,諸多車企開始了不同程度的碳化硅自研。
02
這個世界很魔幻,大多數人按照自己窄窄的知識面去判斷一項技術的門檻。
在很多人的印象中,集成了幾百億個晶體管、采用5納米或7納米先進制程制造的智能駕駛芯片相當不一般,只負責電流的開通與關斷的碳化硅器件必定很簡單。這個判斷對了一半,錯誤的那一半!
技術復雜度不能以集成度的高低進行評判,智能駕駛芯片雖然具備超高的集成度,但它建立在硅基半導體長達半個多世紀的產業鏈積淀之上.
從單晶硅的化學提純、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入到晶圓制造再到封裝測試,每一個環節都有可復制的技術范式、高度標準化的制造設備,而碳化硅器件面臨的是第三代半導體從材料到器件的全產業鏈挑戰。
碳化硅產業鏈主要包含四大環節:襯底、外延、晶圓制造、封裝測試。意法半導體、英飛凌這些資金雄厚的國際巨頭同時布局四大環節,走的是全產業鏈整合模式,國內選手則依照資金實力、技術儲備等條件的不同,專注于不同的環節。
根據泰科天潤24年的數據,本土碳化硅廠商主要布局襯底和外延兩大環節,投資周期長、運營風險大、協同要求高的晶圓制造環節還牢牢把控在國際巨頭的手里。
致力于自研降本的車企們主要布局封裝測試這個賽道。
理想汽車2月13日發布的視頻片段中展示的芯片貼片、芯片銀燒結、框架安裝、框架焊接、銅線鍵合、塑封成型都是封裝工藝中的核心步驟,視覺檢查、動靜態測試、激光處理都屬于測試工藝中的關鍵環節。
基本上,包括理想在內的大部分本土車企自研的碳化硅器件,其襯底、外延、晶圓制造都來自外部廠商,自己負責四大環節中的最后一個環節-封裝測試。
03
除了保證供應安全之外,自研最大的目的就是省錢。
理論上,飽受價格戰之苦的車企們想在碳化硅上省錢,必須走出技術門檻最低、成本占比也最低的封裝測試環節,擴大自研的覆蓋面。
就像黃四爺說的那樣,出的多,才能賺得多!
但是,這筆賬還有另外一個算法:在產能過剩導致碳化硅價格戰的大背景下,車企擴大碳化硅自研環節的覆蓋面大概不劃算。
碳化硅行業出現產能過剩的原因有很多,細究下來,罪魁禍首似乎是特斯拉。
電動車企對碳化硅的需求是由特斯拉引爆的。
2018年,特斯拉在Model 3主驅逆變器上用碳化硅替代IGBT,引得其它車企紛紛效仿,碳化硅器件的需求被徹底引爆之后,意法半導體等國際巨頭、三安光電等本土巨頭紛紛加大了在碳化硅產能上的投入。
由于過去幾年的瘋狂投入,本土碳化硅產業積累了巨大的產能。
在襯底環節,國內的單晶爐數量超過了1萬臺,外延環節有超過400臺外延爐,晶圓制造環節有超過200臺離子注入機。
如果需求持續爆發性增長,碳化硅行業的產能是有可能消化的。
但是,放眼全球,由于歐美選手的拉胯,電動汽車的增長速度正在放緩,更加雪上加霜的是,電動汽車對碳化硅器件的需求正在特斯拉的帶動下慢慢走弱。
2023年的投資者日上,特斯拉宣布將在下一代電驅系統中降低75%的碳化硅使用量,之后,本土車企也紛紛走向了碳化硅和IGBT并聯的混合方案。
小鵬汽車就在其爆款神車P7+上搭載的全新一代混合碳化硅同軸電驅中減少了60%的碳化硅芯片用量。
激進的資本開支、低效的產能利用已經把這個賽道曾經的佼佼者WolfSpeed帶到了破產邊緣。
其它選手的境況好一點,但是,產能過剩,需求走弱,碳化硅產業大概率將迎來激烈的價格戰,在這樣的背景下,理想汽車等車企將自研的邊界控制在封裝測試環節的做法非常值得點贊!
由于碳化硅晶體生長速度慢、碳化硅襯底工廠建設時間長等一系列原因,碳化硅產業鏈很難有效應對需求忽上忽下的高風險。
不提前建設產能,無法滿足迅速爆發的需求,提前建設了產能,需求走弱時,產線空轉會讓廠商進入資金鏈緊繃的局面,難,真難!
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