很长一段时间以来,半导体产业在我国工业体系中始终处于薄弱环节,尤其在汽车领域,至今整体国产化率仍不足10%。因应汽车电动化、智能化百年大变局发展需要,我国近年来对车用芯片给予了多维度支持,产业链企业也在这一过程中获得快速发展,部分细分赛道已经脱颖而出,功率半导体即为其中出彩的领域之一。
伴随本土功率器件企业持续发展壮大,国产化已不再是唯一追求,出海正成为新潮流,从3月的2024 SEMICON China活动到6月的PCIM Europe展会,本土功率器件企业出海的趋势愈发明显,功率半导体器件及模块供应商芯聚能已走在产业潮头。
本土功率半导体市场破局加速
功率半导体是汽车电动化的核心,广泛应用于充电模块、车载充电机、压缩机、变换器、电机驱动等场景,被誉为是新能源汽车的“心脏”,也是新能源汽车中,价值量仅次于动力电池的第二大零部件。
不过,我国功率半导体企业早期主要聚焦在消费级市场,而对门槛更高、附加值更高的汽车市场鲜少涉猎,导致我国早期新能源汽车所用的功率器件主要由国际企业提供,根据NE时代数据,2019年,我国新能源汽车IGBT模块供应商中,仅英飞凌一家就占据将近60%的市场份额,本土TOP 3企业合计市场份额仅约20%。
受益新能源汽车产业强力驱动,本土功率器件企业从2020年开始发力,随后借助缺芯潮机遇加速上车,根据集微咨询(JW Insights)数据,至2022年、2023年H1,我国新能源乘用车功率模块(包括IGBT、SiC)的国产化率已分别提升至50%、58%,占据市场主导地位。
需指出的是,性能更优的SiC领域,经过过去几年的技术、产能双布局,本土企业与国际大厂的差距正在迅速缩小,并即将迎来质变。
首先,在核心技术能力上,根据集微咨询(JW Insights)统计数据,2014年及之前,我国SiC专利年公开量不及美国的一半,随后在新能源汽车产业支持下,我国SiC功率器件相关专利公开量于2019年首度超过美国跃居全球第一,并在之后的5年内拉开了与其他国家的差距。
至2024年1月31日,我国共有14284件(有效专利6503件)与SiC相关的公开专利,在全球所有国家中排名第二,仅略低于美国的14898件。具体到企业方面,差距也在持续缩小甚至反超,根据官方数据,芯聚能目前持有专利104项,已超过部分国际大厂。
值得注意的是,集微咨询(JW Insights)分析还发现,部分国际企业在华申请的SiC相关专利已经跟不上最新发展需要,市场价值正在减弱,如住友在华布局的有效专利大部分为2019年之前所公开,主要涉及前代功率器件,而本土企业专利则是紧贴当下市场需求进行创新。
其次是本土产能的加速释放。中国企业在积累技术经验之时,也在积极布局产能,预计未来几年,中国将进入SiC产能释放周期,受益于此,今年上半年已有多家SiC产业链企业实现扭亏为盈。
根据集微咨询(JW Insights)统计,国际SiC衬底产能(不含中国)将由2022年的33万片/年(折合成6英寸/年计算,下同)提升至2025年的267万片/年,而国内产能则从2022年的46万片/年提升至2025年的390万片/年。
集微咨询(JW Insights)预测,随着本土SiC产业链技术、产能双爆发,预计2025以后衬底紧缺状态将缓解,成本也将大幅下探,行业即将进入规模上量新周期。
领航SiC规模放量新时代
SiC不仅绝缘击穿场强是硅的10倍,带隙是硅的3倍,高温性能和导热性也更加出色,同时具备明显的能耗优势,对新能源汽车的直接表现是,提升续航能力、降低用车成本,被认为是新能源汽车的最佳功率器件方案,而新能源汽车也因其相对包容的成本接受能力,成为SiC的主要应用市场。
根据集微咨询(JW Insights)数据,2023年中国SiC器件市场规模约130亿元,预计到2028年将超过400亿元,其中新能源汽车市场规模约295.4亿元,充电桩市场规模约61.1亿元,风光储市场规模约15.38亿元,成为拉动SiC市场增长的三驾马车。
基于庞大市场前景,无论是传统的功率器件企业,还是创新公司,都将SiC作为长远布局的重点方向,国内也涌现出大批本土SiC企业,部分企业已经脱颖而出,芯聚能即为其中优秀企业之一。
资料显示,芯聚能自2018年11月设立以来,始终聚焦功率半导体器件及模块的创新应用,团队拥有丰富的半导体行业从业经验,能够很好应对从结构、材料到集成、工艺的诸多挑战,也是芯聚能持续创新的坚实基础。
2022年3月,芯聚能首款面向新能源汽车主驱市场的逆变器功率模块V2正式量产,4月首搭车型Smart精灵#1实现上市,芯聚能由此成为国内第一批进入量产乘用车市场的第三方SiC主驱模块供应商。
基于高性能SiC MOSFET芯片、低杂散电感、业界领先的银烧结封装工艺等诸多特色技术所开发的SiC功率模块,芯聚能成功提升了功率密度,满足了电驱系统低热阻、低杂散电感以及高可靠性的诉求,同时支持覆盖100-400KW功率段,满足A到D级车型中单电机或者双电机的动力需求。
基于高可靠、高耐用表现,芯聚能产品获得了越来越多量产车型的上车应用。
根据集微咨询(JW Insights)跟踪数据,从V2于2022年首发上车至今,芯聚能始终是本土出货量最大的第三方SiC主驱功率模块供应商,在中国品牌新能源乘用车主驱市场中,今年Q1的市场份额为20.09%(装车量口径),与自产自销的比亚迪半导不相伯仲。
数据还显示,芯聚能SiC主驱功率模块已成功应用于Smart #1、#3、Zeekr001、Zeekr007、Zeekr009、Volvo XC40纯电、Volvo EM90、银河E8、领克07等多款新能源汽车,截至2024年Q2末,累计装车量超20万套。伴随更多的定点车型于今年年中开始放量,芯聚能未来出货量有望呈指数级增长。
持续创新抢占全球SiC高地
作为全球汽车电动化、智能化的先行者,中国新能源汽车产业链在满足本土需求的同时,也在积极布局全球市场,根据乘联会秘书长崔东树披露数据,全球新能源汽车渗透率已由2020年的6.6%提升至今年1-5月的22.7%(含纯电、插混、混动等动力车型),这意味着海外汽车市场对功率半导体器件的需求也在持续增长。
截至目前,本土SiC功率器件性能指标已能比肩甚至优于国际大厂同类产品,在响应速度和价格上更具性价比,出海有助于加速全球汽车电动化进程,基于此,近年大批本土SiC功率器件企业纷纷加码布局国际市场。
在6月举办的全球最大功率半导体展会PCIM Europe 2024上,中国集团军成员多达142家,芯聚能也是其中之一,再次携全系碳化硅产品亮相,覆盖新能源汽车、工业及光伏储能等应用领域。
其中,V5是芯聚能基于领先的SiC MOSFET芯片和创新封装技术推出的车规级功率模块,采用的高性能银烧结技术可确保模块的高导热性能;超低热阻散热结构则提升了模块的热稳定性;超低杂散电感铜Clip及叠层端子不仅能减少电压尖峰,还能提升输出能力;高可靠激光焊接技术更是增强了模块的机械和电气连接强度;模块同时采用了灵活的压接技术,支持多样化安装,适配各类车载场景;而先进的封装材料,还提升了模块的整体性能和耐用性。
据了解,V5已在多家主机厂获得验证,今年将陆续实现量产交付。
除了V5,V5G、V6等系列也是此次重磅展示的新一代新品,芯聚能对这两款产品均采用全新封装技术,叠层母排一体式激光焊接,能进一步降低杂散电感,使得出流能力较前一代模块提升至最高900Arms,是目前全球电流能力最大的SiC主驱模块,具有更高的能量密度、更强的综合表现、更灵活的应用优势。
凭借产品领先的性能指标和可靠性,以及极丰富的应用优势,芯聚能在PCIM Europe 2024上也斩获了来自欧洲、北美、日本的采购订单,宣告其全球化进程取得关键进展,加速从中国功率半导体领域引领者向全球引领者方向挺进,芯聚能表示,“未来公司将继续加大技术创新和国际合作,与全球合作伙伴携手,共同开创功率半导体行业的新未来。”