據(jù)媒體報道,國家市場監(jiān)督管理總局反壟斷司的經(jīng)營者集中簡易案件公示顯示,北京車和家汽車科技有限公司(簡稱:車和家)與湖南三安半導體有限責任公司(簡稱:三安半導體)將成立合營企業(yè)。

(源自國家市場監(jiān)督管理總局反壟斷司經(jīng)營者集中簡易案件公示)

公示顯示,車和家擬與三安半導體共同設立和經(jīng)營一家合資公司,其中,車和家持有合資公司70%股權(quán),三安半導體持有合資公司30%股權(quán)。但交易雙方享有對合資公司的共同控制權(quán)。

資料顯示,車和家主要從事新能源汽車的設計、研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,公司成立于2021年3月,法定代表人為理想汽車創(chuàng)始人李想,由理想汽車關(guān)聯(lián)公司Leading Ideal HK Limited 100%持股,經(jīng)營范圍包括技術(shù)開發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓,以及制造新能源智能汽車整車等。

而三安半導體則是三安光電股份有限公司(簡稱:三安光電)100%控股的子公司。三安光電是國內(nèi)LED芯片的行業(yè)龍頭,而三安半導體主要從事SiC襯底、外延、芯片相關(guān)半導體材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售業(yè)務,以及電力電子元器件的制造、銷售、研發(fā)、電力電子技術(shù)服務。

公示備注中顯示,在全球新能源乘用車驅(qū)動電機控制器SiC芯片研發(fā)市場以及新能源乘用車驅(qū)動電機控制器SiC模塊研發(fā)市場方面,車和家與三安半導體雙方占比均小于5%。

業(yè)內(nèi)推測,兩者合資公司未來將主要從事新能源乘用車驅(qū)動電機控制器SiC芯片的研發(fā)。

風頭大熱,2025年將達25億美元市場

隨著近些年來新能源汽車發(fā)展大熱,相應的半導體元器件也成為了業(yè)內(nèi)的“香餑餑”。SiC作為第三代半導體材料的典型代表,光電特性優(yōu)越,滿足新興應用需求。

第一代半導體硅、鍺等,雖然自然儲量大、制備工藝簡單,成為了制造半導體產(chǎn)品的主要原材料,并被廣泛應用于集成電路等低壓、低頻、低功率場景。但其缺點在于難以滿足高功率及高頻器件需求。

而第二代半導體材料的代表以砷化鎵為主,高電子遷移率使其成為制作半導體發(fā)光二極管和通信器件的核心材料,被廣泛應用于光電子和微電子領(lǐng)域。但砷化鎵材料的禁帶寬度較小、擊穿電場低且具有毒性,無法在高溫、高頻、高功率器件領(lǐng)域推廣。

第三代半導體材料以碳化硅、氮化鎵為代表,與前兩代半導體材料相比最大的優(yōu)勢是較寬的禁帶寬度,保證了其可擊穿更高的電場強度,適合制備耐高壓、高頻的功率器件,是電動汽車、5G基站、衛(wèi)星等新興領(lǐng)域的理想材料。

具體來看SiC,SiC器件相對于傳統(tǒng)器件的優(yōu)勢主要來自三個方面:

1.降低電能轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗;

2.更容易實現(xiàn)小型化;

3.更耐高溫高壓。

從市場空間來看,SiC產(chǎn)業(yè)鏈目前分為襯底材料制備、外延層生長、器件制造以及下游應用幾個環(huán)節(jié)。

通常首先采用物理氣相傳輸法(PVT法)制備碳化硅單晶,再在襯底上使用化學氣相沉積法(CVD法)等生成外延片,最后制成相關(guān)器件。在整個碳化硅器件產(chǎn)業(yè)鏈中,由于襯底制造工藝難度大,產(chǎn)業(yè)鏈價值量主要集中于上游襯底環(huán)節(jié),目前占整個產(chǎn)業(yè)鏈價值量的 50%左右。由于襯底在整個產(chǎn)業(yè)鏈價值量占比最高,有券商預計,到2025年新能源汽車SiC襯底需求空間為37.5-45億元。

此外,隨著下游應用需求的提升,將帶動碳化硅高度景氣成長。比如導電型碳化硅襯底主要用于制作功率器件,應用場景有電動汽車、數(shù)字新基建、工業(yè)電機等,是電力電子行業(yè)的核心。

根據(jù) Yole 數(shù)據(jù),2019 年碳化硅功率器件的市場規(guī)模為 5.41 億美元,預計 2025 年將增長至 25.62 億美元,復合年增長率達 30%。

成本走低是趨勢,但仍是當前痛點

雖然SiC擁有不少優(yōu)勢,但它依然不是一項十全十美的技術(shù)。早在20世紀60年代SiC器件已經(jīng)引起了人們的興趣。相對于Si基半導體材料成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,SiC材料產(chǎn)業(yè)鏈需要全新的布局,在外延生長、生產(chǎn)設備、可靠性、缺陷密度、成本等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn),這也是SiC并未大規(guī)模應用的主要原因。

自2016年開始,業(yè)內(nèi)關(guān)于SiC材料的討論又迎來了新一輪高潮。從技術(shù)節(jié)點來看,以英飛凌、科銳、羅姆、意法半導體等為代表的企業(yè)已經(jīng)先后解決SiC器件良率問題,并成功推出了各類器件及模塊,并在光伏及電源領(lǐng)域取得了成功應用。

目前,在光伏逆變器領(lǐng)域SiC器件得到了最成功的應用,主要的原因在于IGBT器件已經(jīng)無法滿足要求,廠商必然會過渡到SiC器件。而在其他應用領(lǐng)域,SiC器件成本問題仍然是客戶考慮的重要因素,比如UPS/SMPS領(lǐng)域,其對于器件成本相比比較敏感。

這也是為什么SiC器件的推廣普及需要綜合考慮效率及成本問題。但從另一反面考慮,SiC器件成本雖然要高3-5倍。但是SiC器件能夠大幅度降低相關(guān)器件的需求量及體積,從而大幅度降低系統(tǒng)成本。

目前,SiC器件已經(jīng)在光伏逆變器領(lǐng)域獲得成功應用,并逐漸向UPS/SMPS領(lǐng)域推廣應用,電動汽車充電樁將成為下一個重要應用方向。未來將在牽引、電動車輛及電動驅(qū)動等領(lǐng)域獲得廣泛應用。

國內(nèi)玩家“扎堆”功率半導體

經(jīng)過多年的布局,國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)正迎來飛速發(fā)展。SiC材料、器件齊發(fā)力,國內(nèi)競爭格局初顯。其中,SiC單晶和外延片是國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈中較為成熟的環(huán)節(jié)。

單晶襯底方面,國內(nèi)襯底以4英寸為主,目前,已經(jīng)開發(fā)出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。據(jù)CASA數(shù)據(jù),山東天岳、天科合達、河北同光、中科節(jié)能均已完成6英寸襯底的研發(fā),中電科裝備研制出6英寸半絕緣襯底。

外延片方面,國內(nèi)瀚天天成、東莞天域半導體、國民技術(shù)子公司國民天成均可供應4-6英寸外延片,中電科13所、55所亦均有內(nèi)部供應的外延片生產(chǎn)部門。

器件/模塊/IDM方面,我國在碳化硅器件設計方面有所欠缺,還沒有廠商涉及于此。但是在模塊、器件制造環(huán)節(jié)我國已出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的企業(yè),包括三安集成、海威華芯、泰科天潤、中車時代、世紀金光、芯光潤澤、深圳基本、國揚電子、士蘭微、揚杰科技、瞻芯電子、天津中環(huán)、江蘇華功、大連芯冠、聚力成半導體等。同時,比亞迪也宣布已投入巨資布局半導體材料SiC(碳化硅)。

從應用角度來看,國內(nèi)SiC企業(yè)主要布局的領(lǐng)域也主要集中在在新能源發(fā)電、新能源汽車、軌道交通和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域與國際市場重點發(fā)展的領(lǐng)域基本一致。

再回到本文最初提到的,類似理想汽車聯(lián)合三安半導體成立合資公司的時間也不在少數(shù)。比如前不久,國產(chǎn)碳化硅芯片廠商瞻芯電子獲小鵬汽車獨家投資的戰(zhàn)略融資。此外,小鵬汽車也已經(jīng)導入了中車時代的產(chǎn)品,據(jù)悉,在去年12月,中車時代電氣C-Car平臺孵化的全新一代產(chǎn)品C-Power 220s正式發(fā)布,該產(chǎn)品是國內(nèi)首款基于自主碳化硅(SiC)大功率電驅(qū)產(chǎn)品,系統(tǒng)效率最高可達94%。

總體來看,雖然國內(nèi)已經(jīng)開始大舉推進SiC產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但相比之下歐洲擁有完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈、外延、器件以及應用產(chǎn)業(yè)鏈。像Siltronic、意法半導體、IQE、英飛凌等,在全球電力電子市場擁有強大的話語權(quán)。此外,日本是設備和模塊開發(fā)方面的絕對領(lǐng)先者,代表企業(yè)有松下、羅姆、住友電氣、三菱等。國內(nèi)想要趕上國際的步伐,還需要下一番功夫。