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,三安半導體持有合資公司30%股權,。但交易雙方享有對合資公司的共同控制權,。

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,由理想汽車關聯(lián)公司Leading Ideal HK Limited 100%持股,經(jīng)營范圍包括技術開發(fā),、技術轉(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,。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)關于SiC材料的討論又迎來了新一輪高潮。從技術節(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,并在光伏及電源領域取得了成功應用,。

目前,在光伏逆變器領域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)在光伏逆變器領域獲得成功應用,并逐漸向UPS/SMPS領域推廣應用,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)等領域與國際市場重點發(fā)展的領域基本一致。

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,。此外,日本是設備和模塊開發(fā)方面的絕對領先者,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。