在IGBT功率器件的使用正火熱之時，OEM對新一代半導(dǎo)體材料SiC貨源的競爭已然開始。

日前在狼堡，大眾與兩家半導(dǎo)體大供應(yīng)商達(dá)成合作關(guān)系。一是Cree，它成為了大眾汽車FAST（Future Automotive Supply Tracks，未來汽車供應(yīng)鏈）項目SiC碳化硅的獨家合作伙伴。二是英飛凌，它成為大眾FAST項目戰(zhàn)略合作伙伴，合作點集中在大眾MEB電力驅(qū)動控制解決方案中的功率模塊。

Cree本就是SiC材料和晶圓的國際大供應(yīng)商，大眾此次的鎖定無疑為它打開了更為廣闊的市場。這還不是重點，重點是為了大眾，Cree是否會增大產(chǎn)能擴(kuò)展幅度？大規(guī)模投資擴(kuò)產(chǎn)對于SiC的降本非常關(guān)鍵。當(dāng)前普遍的看法是，當(dāng)SiC成本降到Si的兩倍左右時，新能源汽車電機(jī)控制器大批量使用SiC將迎來拐點。

英飛凌在全球MOSFET和IGBT等汽車半導(dǎo)體市場中占有率位居前三。2018年，全球20個暢銷的電動車型和插電式混合動力汽車中，有15輛使用了英飛凌功率器件。

大眾汽車的電動汽車量級規(guī)劃應(yīng)是各大OEM中最為突出的。確保零部件的及時、大批量供應(yīng)，左右著它的電動汽車的上量時間、規(guī)模和成本。這也直接決定著在電動汽車市場中，它能否守住傳統(tǒng)汽車市場的優(yōu)勢。

汽車產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從內(nèi)燃機(jī)汽車向電動汽車的轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)OEM轉(zhuǎn)身雖然不夠公眾想象地那般快速，但電動汽車戰(zhàn)略也是來勢洶洶，例如大眾的MEB項目。

大眾一再擴(kuò)大MEB項目，正如集團(tuán)采購負(fù)責(zé)人Michael Baecker先生所言：“大眾汽車集團(tuán)計劃在未來10年發(fā)布近70款新電動車型，而此前只是計劃50款。在這個時間段，基于大眾汽車集團(tuán)電動汽車平臺生產(chǎn)的汽車數(shù)量將從1500萬輛增加至2200萬輛。”

除了加大電動汽車的目標(biāo)銷量，大眾也打開了電動汽車平臺共享的序幕：“未來向第三方全面開放MEB平臺”。換言之，它們將在零部件方面實現(xiàn)通用。在采購之時，這兩家汽車巨頭則可憑借大體量采購量與零部件供應(yīng)商討價還價，爭取來較其他車企更為有利的采購價格，從而來降低電動汽車的成本及售價。

于是，大眾開始瘋狂地簽訂單，從電池原材料、電芯等，到對DC/DC、OBC、電機(jī)控制器等新能源汽車高壓部件影響重大的IGBT、SiC功率半導(dǎo)體。

上游原材料層面，今年4月，大眾汽車宣布與江西贛鋒鋰業(yè)簽訂戰(zhàn)略合作備忘錄，未來10年大眾將從贛鋒獲得用于純電動汽車電池的鋰原材料的供給。在鋰材料供應(yīng)協(xié)議之外，雙方還將在電池回收和固態(tài)電池等未來議題上進(jìn)行合作。

電芯層面，大眾汽車表示將購買價值500億歐元的動力電池，并已確定韓國的SKI、LG化學(xué)、三星SDI以及中國的寧德時代作為戰(zhàn)略電芯供應(yīng)商。

無論是IGBT、SiC，還是鋰原材料、電芯，均是電動汽車中無法缺少的內(nèi)容，并且更為重要的是，供貨或多或少都出現(xiàn)不足，貨源一般情況下集中在頭部供應(yīng)商中。

坊間有道傳聞，大眾大量采購IGBT功率模塊后，造成市場內(nèi)嚴(yán)重缺貨，其他OEM出高價也求而不得。雖不知細(xì)節(jié)信息，但這道傳聞帶來一個信息：功率器件缺貨且搶手。

這一特點通過數(shù)據(jù)能夠得到更加直觀的展現(xiàn)。法國市場研究公司Yole Développement統(tǒng)計到，2017年功率半導(dǎo)體大幅度增長，其中IGBT模塊的全球市場規(guī)模為10.29億美元，增長幅度最高，在20.0%的水平。它預(yù)測，到2023年IGBT模塊將增長至14.39億美元，七年年復(fù)合增長率為7.7%。

根據(jù)世界三大電子元器件分銷商之一富昌電子（Future Electronics LTD）的統(tǒng)計，2018年，車規(guī)級IGBT模塊的交貨周期最長已經(jīng)達(dá)到52周（IGBT的交貨周期正常情況下為8-12周）。而2018-2022年，全球電動車年復(fù)合增長率達(dá)30%，但同期車規(guī)級IGBT市場的年復(fù)合增長率僅為15.7%?？梢灶A(yù)見，未來幾年全球車規(guī)級IGBT市場的供應(yīng)將愈加緊張。

在汽車中，用到功率器件的地方很多，尤其是新能源汽車。電機(jī)控制器、DC-DC變換、充電/逆變、電空調(diào)驅(qū)動等高壓部件一般使用的是IGBT功率模塊。而且OBC、DC/DC已在轉(zhuǎn)向使用SiC基功率器件。低壓部件依然多采用MOSFET。

MOSFET雖然是此前使用較多的功率半導(dǎo)體，但其耐壓低，在高電壓、大電流應(yīng)用中損耗大的弱點，使之無法投入到大功率作戰(zhàn)中。于是，導(dǎo)通壓降小、耐壓高、輸出功率高的IGBT吞噬著MOS的份額。對于電動車而言，IGBT直接控制驅(qū)動系統(tǒng)直、交流電的轉(zhuǎn)換，決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等。

當(dāng)前來看，電動汽車?yán)锩嬗玫墓β势骷饕€是以IGBT為主。它已被汽車零部件企業(yè)和半導(dǎo)體業(yè)者視為重要戰(zhàn)場。

英飛凌、三菱電機(jī)等當(dāng)前在國內(nèi)依然是許多整車廠和零部件供應(yīng)商的首選IGBT供貨對象，但是它們的產(chǎn)能限制暫時無法及時跟上國內(nèi)電動汽車需求的上漲速度。這給了國內(nèi)功率半導(dǎo)體供應(yīng)商絕好的機(jī)會，如比亞迪，在去年正式推出IGBT 4.0，與英飛凌等供應(yīng)商爭奪國內(nèi)市場。

很明顯，IGBT缺貨引發(fā)的焦慮已經(jīng)蔓延到下一代功率半導(dǎo)體材料——SiC。OEM和模塊供應(yīng)商搶貨，SiC碳化硅材料供應(yīng)商也對應(yīng)加大投資規(guī)模。

以大眾近日選擇合作的主角之一——Cree為例，它的SiC供應(yīng)和產(chǎn)能在近兩年內(nèi)呈現(xiàn)出劇烈變化。

去年2月，Cree與英飛凌簽署1億美元的長期協(xié)議，為英飛凌生產(chǎn)和供應(yīng)Wolfspeed SiC碳化硅晶圓片。該協(xié)議顯示，Cree將向英飛凌供應(yīng)150 mm SiC碳化硅晶圓片，將幫助英飛凌在包括光伏逆變器和電動汽車等高增長市場擴(kuò)展產(chǎn)品供應(yīng)。

去年10月，Cree與一家“全球領(lǐng)先的電力設(shè)備公司”簽署了一份價值超過8500萬美元的長期戰(zhàn)略協(xié)議，以生產(chǎn)和供應(yīng)其Wolfspeed 150 mm碳化硅裸片和外延片。

今年1月，Cree與意法半導(dǎo)體簽署多年協(xié)議。它將為意法半導(dǎo)體生產(chǎn)和供應(yīng)Wolfspeed碳化硅SiC晶圓片。該協(xié)議包括，在目前這一碳化硅（SiC）功率器件非同尋常的增長和需求時期，Cree將向意法半導(dǎo)體供應(yīng)價值2.5億美元的先進(jìn)150mm碳化硅裸片和外延片。

Cree面對這些訂單的直接反應(yīng)是，5月7日它宣布將投資10億美元，大幅提高SiC MOSFET和晶圓的產(chǎn)能。此次擴(kuò)產(chǎn)能夠帶來較之2017年SiC碳化硅晶圓制造產(chǎn)能的30倍增長和材料生產(chǎn)的30倍增長。

Yole Développement在Power SiC 2018: Materials, Devices and Applications報告中預(yù)計，主逆變器采用碳化硅將導(dǎo)致“2017 - 2023年SiC市場復(fù)合年增長率達(dá)到108％”。Yole發(fā)現(xiàn)，幾乎所有汽車制造商未來幾年都將在主逆變器中使用SiC。特別是，所有中國汽車OEM都在積極考慮采用SiC。

當(dāng)然，所有車型都采用SiC還無法成為現(xiàn)實。價格是決定SiC何時在新能源電機(jī)控制器上批量使用的關(guān)鍵因素。比亞迪股份有限公司第十四事業(yè)部電控工廠廠長楊廣明認(rèn)為，續(xù)航里程500公里以上的高端SUV車和高端轎車可能會在2021年會開始應(yīng)用SiC，小型SUV和中型轎車可能在2024年會開始應(yīng)用一部分SiC，低端車可能會在2025年之后。

就比亞迪而言，它投入巨資布局性能更加優(yōu)異的第三代半導(dǎo)體材料SiC，有望于2019年推出搭載SiC電控的電動車。預(yù)計到2023年，比亞迪旗下的電動車將全面搭載SiC電控。

特斯拉Model 3應(yīng)是最早采用SiC MOSFET的電動汽車。它作為最暢銷的電動汽車，正在快速刺激SiC基功率器件的應(yīng)用。戴姆勒和保時捷也有意使用SiC。

為滿足快速充電的需要，整車電壓平臺提高是必然趨勢。如戴姆勒正在將驅(qū)動電壓從400V增加至約800V，保時捷也打造出800V的高電壓平臺PPE。耐高壓和高功率的功率半導(dǎo)體器件是必不可少的。

SiC的市場正在爆發(fā)，這一點毋庸置疑。真正的問題是，供應(yīng)鏈?zhǔn)欠褚褱?zhǔn)備好迎接市場的加速？

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