據媒體報道,國家市場監督管理總局反壟斷司的經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。

(源自國家市場監督管理總局反壟斷司經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、生產和銷售,公司成立于2021年3月,法定代表人為理想汽車創始人李想,由理想汽車關聯公司Leading Ideal HK Limited 100%持股,經營范圍包括技術開發、技術轉讓,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LED芯片的行業龍頭,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、生產和銷售業務,以及電力電子元器件的制造、銷售、研發、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動電機控制器SiC芯片研發市場以及新能源乘用車驅動電機控制器SiC模塊研發市場方面,車和家與三安半導體雙方占比均小于5%。

業內推測,兩者合資公司未來將主要從事新能源乘用車驅動電機控制器SiC芯片的研發。

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展大熱,相應的半導體元器件也成為了業內的“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、衛星等新興領域的理想材料。

具體來看SiC,SiC器件相對于傳統器件的優勢主要來自三個方面:

1.降低電能轉換過程中的能量損耗;

2.更容易實現小型化;

3.更耐高溫高壓。

從市場空間來看,SiC產業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節。

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業鏈中,由于襯底制造工藝難度大,產業鏈價值量主要集中于上游襯底環節,目前占整個產業鏈價值量的 50%左右。由于襯底在整個產業鏈價值量占比最高,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、數字新基建、工業電機等,是電力電子行業的核心。

根據 Yole 數據,2019 年碳化硅功率器件的市場規模為 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器件已經引起了人們的興趣。相對于Si基半導體材料成熟的產業鏈,SiC材料產業鏈需要全新的布局,在外延生長、生產設備、可靠性、缺陷密度、成本等方面都面臨著巨大挑戰,這也是SiC并未大規模應用的主要原因。

自2016年開始,業內關于SiC材料的討論又迎來了新一輪高潮。從技術節點來看,以英飛凌、科銳、羅姆、意法半導體等為代表的企業已經先后解決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成本。

目前,SiC器件已經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、電動車輛及電動驅動等領域獲得廣泛應用。

國內玩家“扎堆”功率半導體

經過多年的布局,國內第三代半導體產業正迎來飛速發展。SiC材料、器件齊發力,國內競爭格局初顯。其中,SiC單晶和外延片是國內SiC產業鏈中較為成熟的環節。

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

外延片方面,國內瀚天天成、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所亦均有內部供應的外延片生產部門。

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、器件制造環節我國已出現了一批優秀的企業,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、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SiC企業主要布局的領域也主要集中在在新能源發電、新能源汽車、軌道交通和智能電網等領域與國際市場重點發展的領域基本一致。

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

總體來看,雖然國內已經開始大舉推進SiC產業發展,但相比之下歐洲擁有完整的碳化硅產業鏈、外延、器件以及應用產業鏈。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方面的絕對領先者,代表企業有松下、羅姆、住友電氣、三菱等。國內想要趕上國際的步伐,還需要下一番功夫。