本文來自格隆匯專欄：半導體行業觀察

自從2016年4月，特斯拉打響了SiC MOSFET的第一槍之後，SiC成爲半導體廠商激烈涌進的熱門賽道，SiC也在加速進入汽車。近來，我們發現有越來越多的車廠陸續開始與SiC廠商簽訂合作，尤其是此次“缺芯”帶來的重擊。

他們都與哪些SiC企業合作呢？這就要看下全球SiC產業的格局。當下SiC主要由歐美日把持，美國全球獨大，全球SiC產量大部分來自於美國的Cree、Ⅱ-Ⅵ；歐洲則以SiC襯底、外延、器件爲主，代表公司有英飛凌、意法半導體等；日本在設備和模塊方面較具優勢，典型企業有羅姆、三菱電機、富士電機等。這些實力較爲雄厚的SiC大廠成爲車廠所依賴的對象。還包括一些Tier 1的大廠，如博世、德國大陸等，這些Tier 1廠商都紛紛推出了電驅動模塊，且部分已經量產落地，憑藉自身在機械製造領域的深厚經驗，在電機、減速器領域的優勢較爲明顯。而國內的一些SiC企業也開始加入這個行列，漸漸分得一杯羹。

抱緊SiC巨頭的大腿

近日，Wolfspeed（前身爲 Cree）宣佈，公司已經與通用達成了SiC供應協議。根據協議，通用汽車打算在其基於 Ultium Drive 的下一代電動汽車中轉向更節能的碳化硅電力電子設備。作爲協議的一部分，通用汽車將參與Wolfspeed供應保證計劃 (WS AoSP)，旨在爲電動汽車生產提供國內、可持續和可擴展的材料。協議指出，通用所需的碳化硅功率器件解決方案將在國內採購，在 Wolfspeed 位於紐約馬西的新莫霍克谷工廠生產。

而在此之前，2019年5月，Cree 宣佈就被大衆選爲“未來汽車供應軌跡”的碳化硅合作夥伴；此外，英飛凌也是大衆FAST項目戰略合作夥伴，他們的合作點集中在大衆MEB電力驅動控制解決方案中的功率模塊。

據悉Wolfspeed已經在多個行業達成了總額超過 13 億美元的多年長期材料協議，憑藉總額超過 150 億美元的器件管道（pipeline），以及比之前的設施計劃大 30 倍的產能增加。Wolfspeed正在推進多個產業從Si到SiC的重要轉型。

Wolfspeed這個名字是Cree最近修改的，在過去六年中它是該公司的碳化硅材料品牌，Wolfspeed 的名字“既體現了狼的高貴品質——領導力、智慧和耐力——以及速度，其特點是公司創新和運營的速度……”。Cree這幾年陸續剝離了三分之二的業務，將重心放在了SiC技術和生產上。

據Wolfspeed 晶圓廠運營高級副總裁 Rex Felton 表示，"無論何時你與三大汽車製造商達成任何部分的協議，這種承諾都代表着一大步，" Felton稱。“這證明瞭該行業致力於提供非常創新的電氣化解決方案，而碳化硅是實現這一目標的核心。”“我們已經在用汽車產品填充工廠的產能道路上走得很好，但這對於完全填滿它，我們還有很長的路要走，”Felton 說。“而且我認爲肯定會引起更多行業參與者對我們碳化硅解決方案的關注。”

據悉，碳化硅功率器件解決方案將在Wolfspeed 位於紐約馬西的具有200 毫米能力的莫霍克谷工廠生產，這是世界上最大的碳化硅製造工廠。這個最先進的工廠將於 2022 年初啓動。

再往前追溯，從1980年代起，豐田旗下的豐田中央研究所就開始和電裝共同推進SiC的研究，2007年豐田開始參與到開發中。去年4月，電裝和豐田合資成立MIRISE，進行下一代先進車載半導體的研究和開發。

豐田認爲，影響混合動力車燃效的各因素中，大約20％的電力損耗是功率半導體造成的。因此，功率半導體的高效率化是提高燃效的關鍵技術之一。自主開發功率半導體，提高車輛的效率，非常必要。這幾年，豐田也正在將主要電子元件業務轉移到電裝。此舉足以顯示出他們對車載半導體的重視。

2018年3月，上汽和英飛凌成立合資企業上汽英飛凌汽車功率半導體（上海）有限公司；此後也有外媒報道，上汽正在探索如何確保其碳化硅芯片供應途徑，包括與零組件製造商組建合資企業。

2019年9月，意法半導體（STMicroelectronics）被選中爲即將上市的電動汽車中的雷諾-日產-三菱（聯盟）提供高效碳化硅（SiC）電力電子設備，用於車載充電器（OBC）。作爲雷諾-日產-三菱選擇的SiC技術合作夥伴，ST將提供設計支持，以幫助最大化OBC性能和可靠性。

2021年6月，雷諾集團和意法半導體又宣佈，雙方達成了戰略合作，意法半導體將確保在2026-2030年滿足雷諾的寬禁帶（第三代半導體）器件產量需求。同時，雙方還將合作開發高效、尺寸合適的SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）技術和產品，以提高電動和混動汽車的功率性能。

2021年8月，羅姆透露，已與中國汽車大型企業吉利汽車在節能性高的新一代半導體領域展開技術合作。據稱，吉利將在目前處於開發階段的純電動汽車（EV）的核心繫統中採用羅姆生產的新一代半導體，另外雙方今後還將在該領域推進共同開發。早在2020年2月，日本電動汽車企業GLM 宣佈，與羅姆開發碳化硅800V系統。本田汽車公司、日產汽車公司也均和羅姆公司就HEV／EV應用SiC半導體技術進行了多年的合作研究。

Tier 1廠商也成爲香餑餑

而除了這些傳統的SiC巨頭，汽車Tier 1廠商也成爲車企的合作對象。譬如博世於2019年10月在德國正式宣佈其開始碳化硅相關業務，生產基地位於德國羅伊特林根，主要來生產碳化硅的晶圓以及MOSFET。德國大陸集團子公司Vitesco Technologies（緯湃）在電控領域、電子領域有很多產品都是市場份額前三。

2021年3月25日，德國緯湃宣佈，獲得現代汽車一份訂單，價值“數億歐元（超過7億人民幣）”，將爲現代提供800V碳化硅逆變器。據該公司介紹，這是該技術首次“大量”成爲主流，與傳統的400v系統相比，它提高了效率、充電功率和充電時間(大多數情況下僅爲20分鐘)。如果這種向更高電壓系統的轉變成功，我們可能很快就會看到更多製造商逐漸轉向 800 V 標稱電壓。

緯湃科技首選羅姆半導體作爲碳化硅(SiC)功率器件合作夥伴，緯湃科技計劃從2025年開始量產首臺碳化硅逆變器，屆時市場對碳化硅解決方案的需求預計大幅提升。

2021年4月21日，江淮汽車與博世簽訂了碳化硅逆變器等方面戰略協議。雙方就400V和800V電驅系統、碳化硅逆變器和電驅橋全方面開展交流合作。針對400V高速單減系統匹配純電輕卡項目在2021年雙方共同開發協作，爭取2021年年底具備小批量投放市場條件。

博世從1970年開始就已經在做半導體相關的產品。在汽車領域，從最初的ASICS，到傳感器再到功率半導體，以及到最新的碳化硅的功率半導體，博世正在逐漸壯大自己，此次缺芯，博世也深感危機，投資10億歐元自建12英寸晶圓廠，主要生產專用集成電路（ASICs）和功率半導體產品，工藝節點主要在65nm。

國產SiC廠商嶄露頭角

面對如此龐大的需求，在國內車企的大力支持和勇敢試錯的情況下，國內SiC廠商也被推上了潮頭。

2016年12月，北汽新能源與中車時代簽署戰略協議，重點圍繞IGBT模塊、碳化硅等技術進行合作。目前中車時代電氣域建有6英寸SiC（碳化硅）的產業化基地，據《湖南日報》報道，中車時代電氣擁有目前國際SiC（碳化硅）芯片生產線的最高標準。

2020年9月29日，三安集成與金龍新能源簽署戰略協議，共同推進碳化硅功率器件在新能源客車電機控制器、輔驅控制器的樣機試製以及批量應用。今年6月23日，三安光電宣佈總投資160億元的湖南三安半導體基地一期項目正式點亮投產，將打造國內首條、全球第三條碳化硅垂直整合產業鏈。據悉，該產線可月產3萬片6英寸碳化硅晶圓。

2020年11月18日，精進電動發佈了車用碳化硅控制器，並透露獲得了大衆TRATON的批量訂單；其自主研發的碳化硅（SiC）控制器具有高開關頻率，高效率，高功率密度等優點。並採用精進電動的最新輔助電源系統專利技術。此功能可確保在24V低壓丟失時車輛安全行駛。該產品適用於中、高電壓等級的乘用車、商用車以及物流車等。

另外，據基本半導體總經理和巍巍在2020年透露，他們和一汽、北汽、華域、藍海華騰進行合作。其車規級碳化硅模塊在2019年第四季度已開始上車測試；2021年，廣東芯聚能半導體有限公司總裁周曉陽表示，國產新能源車開始引入碳化硅MOSFET到主驅上，反應良好。

結語

很顯然，現在碳化硅已經成爲了國內外車廠的佈局重點，相信未來會有很多車企將加強與SiC廠商的合作，例如小鵬汽車希望與產業鏈合作夥伴，共同推進碳化硅在智能網聯汽車中的標準化；理想汽車創始人、董事長兼CEO李想曾表示，碳化硅電驅系統是理想汽車高壓純電平臺的四個核心技術之一。在新能源車爆火的今天，碳化硅已經徹底被推向了技術浪潮的巔峯。