碳化硅需求激增，玩家們花式保供

為了加快電動(dòng)汽車的普及，玩家們一直在努力提高電動(dòng)汽車效率和縮短充電時(shí)間。在此背景下，碳化硅材料逐漸成為汽車行業(yè)的焦點(diǎn)，大部分車企和零部件供應(yīng)商都在積極保供。

碳化硅優(yōu)勢(shì)多多

用碳化硅制成的芯片被認(rèn)為是新一代逆變器的核心。當(dāng)用于電動(dòng)汽車逆變器時(shí)，碳化硅芯片比硅芯片具有許多優(yōu)點(diǎn)。

碳化硅芯片可以在更高的電壓（800 V或更高）下更加穩(wěn)定，從而允許更快地充電；使用的材料更少，可節(jié)省空間和重量；可以在更高的溫度下工作，從而減少熱管理需求；開(kāi)關(guān)或轉(zhuǎn)換損失減少70%，可能將續(xù)航里程增加5%至6%。

博格華納首席執(zhí)行官Frederic Lissalde曾表示，“與硅相比，碳化硅可以顯著提高效率?！?采埃孚電氣化動(dòng)力總成工程主管Otmar Scharrer告訴《歐洲汽車新聞》，“在碳化硅的幫助下，我們可以將系統(tǒng)優(yōu)化5%，這對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要?！?/p>

明顯的優(yōu)勢(shì)帶來(lái)不小的市場(chǎng)潛力。標(biāo)準(zhǔn)普爾全球移動(dòng)出行（S&P Global Mobility）的Claudio Vittori在接受采訪時(shí)表示，“得益于這項(xiàng)技術(shù)的所有優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)對(duì)碳化硅設(shè)備的需求將在未來(lái)幾年以驚人的速度上漲。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)普爾的數(shù)據(jù)，到2034年，基于碳化硅的逆變器將占據(jù)主導(dǎo)地位，其數(shù)量將以每年32%的速度增長(zhǎng)。”

根據(jù)Yole Group的一份報(bào)告，到2027年，汽車碳化硅半導(dǎo)體的市場(chǎng)價(jià)值預(yù)計(jì)將超過(guò)40億美元。標(biāo)準(zhǔn)普爾估計(jì)，碳化硅的市場(chǎng)份額將從2021年的20%增長(zhǎng)到2030年的50%以上。

博世也認(rèn)為碳化硅芯片市場(chǎng)在未來(lái)幾年將呈爆炸式增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率將達(dá)到30%。緯湃科技首席執(zhí)行官Andreas Wolf認(rèn)為，“碳化硅功率半導(dǎo)體剛開(kāi)始進(jìn)入需求激增的階段。”

Vittori表示，碳化硅將首先出現(xiàn)在配備800V電力系統(tǒng)的高檔和豪華汽車上，然后逐步推廣到配備較低電壓系統(tǒng)的主流車型上。除了逆變器，碳化硅芯片還將用于車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器。不過(guò)，Vittori 也指出，“從供需角度來(lái)看，前景令人擔(dān)憂”，因?yàn)檫@種材料的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了供應(yīng)。

供應(yīng)商巨頭紛紛加碼

為應(yīng)對(duì)即將到來(lái)的訂單潮，全球汽車零部件供應(yīng)商都在碳化硅相關(guān)領(lǐng)域積極投資。

在過(guò)去的一年里，多家零部件巨頭開(kāi)啟了“花式”保供之路。去年11月，博格華納宣布與碳化硅技術(shù)全球領(lǐng)導(dǎo)者?Wolfspeed建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，并向Wolfspeed 投資 5 億美元，以獲取相應(yīng)的碳化硅器件產(chǎn)能通道。根據(jù)雙方的協(xié)議，隨著博格華納需求的增加，博格華納將有權(quán)每年購(gòu)買高達(dá) 6.5 億美元的器件。7月份，博格華納與安森美還宣布擴(kuò)大碳化硅方面的戰(zhàn)略合作，協(xié)議總價(jià)值超10億美元。

博格華納并不是唯一一家投資Wolfspeed的主流供應(yīng)商。今年2月，采埃孚集團(tuán)宣布和Wolfspeed建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。雙方不僅計(jì)劃建立聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，還打算在德國(guó)薩爾州建造一家全自動(dòng)的、高度先進(jìn)的200毫米碳化硅半導(dǎo)體工廠，將成為全球最大的碳化硅芯片生產(chǎn)商。

4月份，采埃孚還與意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）簽署碳化硅器件長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。意法半導(dǎo)體將為采埃孚提供數(shù)千萬(wàn)件碳化硅器件，這些器件將集成到采埃孚計(jì)劃于 2025 年投入批量生產(chǎn)的新型模塊化逆變器架構(gòu)中。

同樣是在4月，博世集團(tuán)同意收購(gòu)美國(guó)加州芯片制造商TSI半導(dǎo)體（TSI Semiconductors）的關(guān)鍵資產(chǎn)，計(jì)劃擴(kuò)大其在美國(guó)的電動(dòng)汽車用碳化硅芯片的生產(chǎn)規(guī)模。博世計(jì)劃投資15億美元改造TSI在加州羅斯維爾（Roseville）的芯片生產(chǎn)設(shè)施，以便在2026年前開(kāi)始生產(chǎn)碳化硅芯片。

緯湃科技在5月和6月簽署了兩份碳化硅供應(yīng)協(xié)議：5月，緯湃科技與安森美宣布了一項(xiàng)價(jià)值19億美元（約17.5億歐元）的碳化硅產(chǎn)品10年期供應(yīng)協(xié)議；6月，緯湃科技宣布與羅姆達(dá)成價(jià)值超10億美元（到2030年）的長(zhǎng)期碳化硅供應(yīng)合作伙伴關(guān)系。

7月底，麥格納與安森美簽署了碳化硅芯片的長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。麥格納還將投資約4,000萬(wàn)美元用于安森美新罕布什爾州和捷克共和國(guó)的工廠采購(gòu)新的碳化硅設(shè)備，以保證未來(lái)的供應(yīng)。

需求的激增為碳化硅微芯片制造商的業(yè)務(wù)提供了巨大的推動(dòng)力。今年第二季度，安森美的碳化硅業(yè)務(wù)首次實(shí)現(xiàn)盈利。該公司首席執(zhí)行官Hassane El-Khoury表示，公司的年收入將首次達(dá)到10億美元。

車企也在行動(dòng)

車企也在積極布局碳化硅供應(yīng)鏈。在過(guò)去的一年中，多家車企宣布與碳化硅芯片供應(yīng)商簽訂供應(yīng)協(xié)議：

Stellantis和英飛凌簽署了一份諒解備忘錄，后者將為Stellantis的供應(yīng)商保留碳化硅產(chǎn)能，這筆交易價(jià)值超過(guò)10億歐元；捷豹路虎將與Wolfspeed合作，為下一代電動(dòng)汽車引入碳化硅半導(dǎo)體；梅賽德斯-奔馳和Wolfspeed宣布，未來(lái)的梅賽德斯-奔馳電動(dòng)汽車將使用Wolfspeed的碳化硅芯片；大眾汽車集團(tuán)與安森美簽署戰(zhàn)略協(xié)議，后者將為大眾下一代電動(dòng)汽車平臺(tái)提供用于逆變器的碳化硅模塊和半導(dǎo)體；寶馬集團(tuán)與安森美簽署長(zhǎng)期供貨協(xié)議，將安森美的EliteSiC技術(shù)用于其400 V直流母線電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。此外，豐田汽車旗下供應(yīng)商電裝正在為包括新款雷克薩斯RZ在內(nèi)的集團(tuán)電動(dòng)汽車生產(chǎn)芯片。

事實(shí)上，特斯拉是在汽車中使用碳化硅芯片的先驅(qū)，從2018年的Model 3就開(kāi)始采用此種材料。不過(guò)，在今年3月的特斯拉投資者大會(huì)上，特斯拉表示，其下一代平臺(tái)將減少75%的碳化硅用量。特斯拉動(dòng)力總成工程主管Colin Campbell指出，“碳化硅是一種了不起的半導(dǎo)體，但也很昂貴，而且很難規(guī)?；?。因此，減少使用對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的進(jìn)步?！钡?，特斯拉并沒(méi)有解釋如何降低使用量。

碳化硅芯片的成本高達(dá)硅的5倍，而且難以保證足夠的、高質(zhì)量的晶圓供應(yīng)，因此有些公司開(kāi)始重新考慮如何使用這種材料。

法國(guó)半導(dǎo)體公司Soitec正在開(kāi)發(fā)一種名為SmartSIC的方法，可以從單個(gè)碳化硅晶圓中獲得10到15倍的芯片材料。Soitec負(fù)責(zé)汽車和工業(yè)的副總裁Emmanuel Sabonnadiere表示，SmartSIC工藝可帶來(lái)更高效的芯片和電動(dòng)汽車逆變器，車企可以縮小逆變器的尺寸，并減少熱管理需求。

Soitec與意法半導(dǎo)體合作，對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證，并與汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商就商業(yè)化部署進(jìn)行談判。Sabonnadiere透露，車企對(duì)此很感興趣。其中之一就是大眾集團(tuán)。該公司正尋求垂直整合其電動(dòng)汽車價(jià)值鏈，包括設(shè)計(jì)自己的逆變器，用于未來(lái)基于PPE架構(gòu)的電動(dòng)汽車。

奧迪戰(zhàn)略半導(dǎo)體經(jīng)理Berthold Hellenthal表示，雖然碳化硅芯片可能比硅芯片更貴，但可以讓車輛在其他方面節(jié)省成本。“碳化硅可以讓汽車變得更便宜，因?yàn)榭梢杂猛瑯映叽绲?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%B1%A0/">電池得到更長(zhǎng)的續(xù)航，也可以用更少的電池得到同等的續(xù)航?！?/p>

采埃孚研發(fā)部門主管Dirk Walliser表示，隨著規(guī)模擴(kuò)大以及企業(yè)在碳化硅方面的專業(yè)知識(shí)越來(lái)越豐富，價(jià)格將會(huì)下降?！肮枳鳛橐?guī)?；慨a(chǎn)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)消失了。隨著電動(dòng)車型的增加，碳化硅的產(chǎn)量也將增加，到時(shí)規(guī)?？梢曰貓?bào)投資。”