自研芯片、800V SiC高壓平臺(tái)……新能源車(chē)的半導(dǎo)體革命？
汽車(chē)行業(yè)的“自研芯片派”正在持續(xù)擴(kuò)大。
5月30日，吉利汽車(chē)正式發(fā)布了聯(lián)合星紀(jì)魅族共同打造的“銀河Flyme Auto”智能座艙系統(tǒng)。據(jù)悉，銀河Flyme Auto采用的是吉利自研并量產(chǎn)了的7nm車(chē)規(guī)級(jí)座艙芯片“龍鷹一號(hào)”，其內(nèi)置了8核CPU、14核GPU，支持2.5K高清視頻播放，同時(shí)具備更高階的AI應(yīng)用持續(xù)拓展實(shí)力。
而就在不久前，本田汽車(chē)也宣布，將與IBM簽訂諒解備忘錄，計(jì)劃共同研發(fā)軟件定義汽車(chē)（SDV）的下一代半導(dǎo)體和軟件技術(shù)。這一合作旨在加速智能/人工智能技術(shù)在2030年及以后的應(yīng)用，特別是在自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)領(lǐng)域。
近年在車(chē)用芯片技術(shù)研發(fā)上有所布局的并不止吉利及本田。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上汽、一汽、北汽、廣汽、東風(fēng)、吉利、比亞迪、長(zhǎng)城、理想、小鵬、蔚來(lái)等一系列車(chē)企品牌均已對(duì)汽車(chē)芯片進(jìn)行布局。
當(dāng)下，幾乎所有的科技產(chǎn)品，都離不開(kāi)芯片的加持。隨著電動(dòng)化和智能化成為全球汽車(chē)行業(yè)的重要風(fēng)向，車(chē)企入局汽車(chē)芯片自研領(lǐng)域也已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。
誰(shuí)在自研芯片？
過(guò)去，車(chē)企所需的半導(dǎo)體主要依賴(lài)一級(jí)供應(yīng)商。而兩三年前的“缺芯”潮使得車(chē)企在減產(chǎn)、漲價(jià)、延遲交付，甚至工廠停產(chǎn)的情況下，更加重視零部件自給自足。
以在自研技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)深耕，涉足的芯片類(lèi)別也較多的比亞迪為例，早在2005年，其旗下的比亞迪半導(dǎo)體便開(kāi)啟了IGBT自研之路，從事功率半導(dǎo)體、智能控制MCU、智能傳感器及光電半導(dǎo)體的研發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)知名的IGBT制造商。
自研芯片方面，比亞迪半導(dǎo)體還涉足多款車(chē)規(guī)級(jí)芯片，2020年，其為發(fā)布的漢EV高性能四驅(qū)版提供了SiC芯片。此前36氪報(bào)道，比亞迪的智能駕駛芯片自研計(jì)劃由比亞迪半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)牽頭。今年一月，比亞迪官方其“夢(mèng)想日”活動(dòng)上表示，比亞迪全棧自研的智能駕駛，以及全產(chǎn)業(yè)鏈自研自造的實(shí)力，可以大幅度降低智駕體驗(yàn)的門(mén)檻。
這些自研技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，使得比亞迪在整個(gè)汽車(chē)行業(yè)受“缺芯”困擾的三年疫情期間，依然能夠保證供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)了銷(xiāo)量突破。
參考比亞迪的做法，直接投入自主研發(fā)，以保證零部件的穩(wěn)定供應(yīng)，已經(jīng)成為多家車(chē)企的共識(shí)。
以“蔚小理”為代表的造車(chē)新勢(shì)力車(chē)企就在加碼自研芯片，力圖追趕龍頭車(chē)企比亞迪及特斯拉，并在激烈的新勢(shì)力車(chē)企競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。
其中，新勢(shì)力車(chē)企中投入力度相對(duì)較大、步伐較為快速的蔚來(lái)，在去年年底，公布了其自研的第一款芯片產(chǎn)品——激光雷達(dá)主控芯片“楊戩”。該自研芯片將為激光雷達(dá)降低50%的功耗，延遲降低30%，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了降本。同時(shí)，還與圖達(dá)通獵鷹LiDAR配合，替代原有的FPGA和ADC等價(jià)值不菲的第三方芯片，宣稱(chēng)將為蔚來(lái)每輛車(chē)節(jié)省幾百元的BoM成本。
理想汽車(chē)方面，近段時(shí)間以來(lái)，自研芯片的布局動(dòng)態(tài)可謂緊鑼密鼓：2023年年初已開(kāi)始布局自動(dòng)駕駛芯片及自研車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片，功率半導(dǎo)體產(chǎn)線也已經(jīng)動(dòng)工；同年11月更是曾有消息稱(chēng)其在新加坡組建團(tuán)隊(duì)，從事SiC功率芯片的研發(fā)。而安森美也于今年1月正式宣布與理想汽車(chē)?yán)m(xù)簽長(zhǎng)期供貨協(xié)議。
如今車(chē)企關(guān)注自研技術(shù)的原因，還源自對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的控制和提升競(jìng)爭(zhēng)力的需求。
在當(dāng)下“沒(méi)有最低只有更低”、技術(shù)及價(jià)格持續(xù)內(nèi)卷的汽車(chē)行業(yè)，不少車(chē)企盈利下滑，陷入“降價(jià)會(huì)死、不降價(jià)死得更快”的兩難境地。
面對(duì)日趨激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，想要在一輪又一輪的行業(yè)洗牌中活下來(lái)，車(chē)企必須在成本端留出足夠生存的空間。與此同時(shí)，還要提升技術(shù)壁壘，建造自身的“護(hù)城河”。
而在自研技術(shù)中，自研芯片不但需要投入更多研發(fā)成本、門(mén)檻更高，還允許車(chē)企按照自身產(chǎn)品的特定需求來(lái)設(shè)計(jì)芯片，可以在建立更難以“攻破”的技術(shù)門(mén)檻的同時(shí)，更好地控制成本、優(yōu)化性能和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化。例如，特斯拉自研的FSD芯片就專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)駕駛功能設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化處理速度和能效，提升了整車(chē)的自動(dòng)駕駛性能，其FSD技術(shù)也成為了特斯拉核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。
車(chē)企爭(zhēng)奪領(lǐng)域—碳化硅“上車(chē)量”
從功率半導(dǎo)體到MCU芯片，從傳感器芯片到座艙SoC，從存儲(chǔ)芯片到通信芯片，從小算力ECU到大算力AI芯片……隨著新能源智能汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)的“含芯量”無(wú)疑被推到了一個(gè)新的高度。車(chē)載芯片已經(jīng)成為車(chē)企的新競(jìng)爭(zhēng)賽道。
此外，800V碳化硅（SiC）高壓平臺(tái)、自主研發(fā)電機(jī)技術(shù)和電池技術(shù)，也與芯片技術(shù)緊密相關(guān)，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)的系統(tǒng)控制和能源效率管理方面。
其中，隨著800V高壓超充開(kāi)始成為中高端車(chē)型的標(biāo)配，碳化硅的“上車(chē)量”，也成為車(chē)企們爭(zhēng)奪的技術(shù)領(lǐng)域：自2018年特斯拉率先將意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的第二代SiC應(yīng)用于Model 3以來(lái)，碳化硅提高效率、支持高壓快充技術(shù)、耐高溫性能、減輕重量和體積等優(yōu)勢(shì)被業(yè)界所熟知并接受。如今，汽車(chē)產(chǎn)品采用碳化硅功率器件，就如同為其貼上了高性能、高端的專(zhuān)屬標(biāo)簽，其定價(jià)也就水漲船高。
業(yè)界普遍認(rèn)為，單純將IGBT替換為碳化硅，主驅(qū)逆變器的效率能提升5%-10%。
從成本效益來(lái)看，雖然碳化硅的初始成本可能高于傳統(tǒng)硅基器件，但其在提高效率和性能方面的長(zhǎng)期收益使得這一投資變得劃算，特別是對(duì)于追求高性能和高效率的中高端車(chē)型。
理想汽車(chē)就曾在去年的一次電話會(huì)議中提到，800V+SiC可以將效率提升15%。以2021年電池成本132美元/kWh來(lái)算，假設(shè)采用碳化硅將效率提升10%，那么一輛100kWh的電動(dòng)汽車(chē)，在同樣的續(xù)航里程情況下，電池成本可以節(jié)省1320美元。
自籌備以來(lái)就受全網(wǎng)關(guān)注的小米汽車(chē)，就因“全系全域碳化硅”而引發(fā)熱議。小米汽車(chē)方面表示，小米SU7 Max采用小米自研800V碳化硅高壓平臺(tái)，最高電壓達(dá)到871V。小米汽車(chē)產(chǎn)品經(jīng)理潘曉雯更是發(fā)文稱(chēng)：“小米SU7全系全域碳化硅，不僅前后電驅(qū)都是碳化硅，就連車(chē)載充電機(jī)（OBC）和熱管理系統(tǒng)的壓縮機(jī)都用了碳化硅。”
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上汽、廣汽、吉利、長(zhǎng)安、蔚來(lái)、小鵬、理想等主流車(chē)企均推出了800V高壓車(chē)型。市面上已經(jīng)發(fā)布的800V高壓車(chē)型已超過(guò)50款，其中部分車(chē)型為自研的800V高壓平臺(tái)。而華為主導(dǎo)合作的車(chē)型中，阿維塔11和12、北汽阿爾法S·HI版、智界S7、問(wèn)界M9等車(chē)型均支持800V高壓快充。
第三代半導(dǎo)體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN），相比傳統(tǒng)的硅（Si）材料，具有更高的電子遷移率、更好的熱穩(wěn)定性和更高的耐電壓特性。這些特性使第三代半導(dǎo)體在高頻、高功率和高溫環(huán)境下表現(xiàn)出色，非常適合用于電動(dòng)車(chē)和通信設(shè)備等高要求應(yīng)用。
通過(guò)整合自研芯片和第三代半導(dǎo)體技術(shù)，車(chē)企能夠在技術(shù)和成本上獲得更大的優(yōu)勢(shì)，從而在未來(lái)的市場(chǎng)中占據(jù)更有利的位置。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢(xún)的數(shù)據(jù)，SiC功率元件的前兩大應(yīng)用為電動(dòng)汽車(chē)與再生能源領(lǐng)域，2022年市場(chǎng)產(chǎn)值分別達(dá)到10.9億美元和2.1億美元，占整體SiC功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值的67.4%和13.1%。
TrendForce集邦咨詢(xún)預(yù)期，至2026年SiC功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值可望達(dá)到53.3億美元。主流應(yīng)用仍將依靠電動(dòng)汽車(chē)和再生能源，電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)產(chǎn)值預(yù)計(jì)可達(dá)39.8億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）約38%；再生能源則達(dá)4.1億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約19%。
結(jié) 語(yǔ)
回到最初的問(wèn)題：為何車(chē)企要自研芯片？
在車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，掌握自主研發(fā)芯片技術(shù)，不但能減少對(duì)外部供應(yīng)鏈的依賴(lài)、增強(qiáng)市場(chǎng)適應(yīng)性、在成本控制和技術(shù)創(chuàng)新上擁有更大的主動(dòng)權(quán)，也已經(jīng)成為了市場(chǎng)評(píng)判一個(gè)車(chē)企競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。
此前一概被業(yè)界認(rèn)為是“重制造、輕智能”的比亞迪無(wú)疑也意識(shí)到了這點(diǎn)——今年4月24日，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福在地平線2024智駕科技產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上表示：“新能源車(chē)上半場(chǎng)看電池，下半場(chǎng)看芯片?！毙履茉窜?chē)的半導(dǎo)體革命正在持續(xù)。
在電動(dòng)化與智能化大勢(shì)下，全球汽車(chē)市場(chǎng)也在急速前行，推動(dòng)第三代半導(dǎo)體高歌猛進(jìn)發(fā)展：碳化硅簽單不斷，8英寸碳化硅晶圓持續(xù)放量；氮化鎵應(yīng)用市場(chǎng)逐步擴(kuò)展，正向數(shù)據(jù)中心、可再生能源以及新能源汽車(chē)市場(chǎng)持續(xù)推進(jìn)，未來(lái)前景廣闊。
6月19日（周三），TrendForce集邦咨詢(xún)將在深圳福田隆重舉辦“2024集邦咨詢(xún)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高層論壇（TrendForce Semiconductor Seminar 2024）”。
屆時(shí)，集邦咨詢(xún)資深分析師龔瑞驕將發(fā)表《SiC/GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)格局與應(yīng)用分析》的主題演講，敬請(qǐng)期待?。▉?lái)源：全球半導(dǎo)體觀察）
更多SiC和GaN的市場(chǎng)資訊，請(qǐng)關(guān)注微信公眾賬號(hào)：集邦化合物半導(dǎo)體。