中國粉體網訊 為了加快電動汽車的普及，玩家們一直在努力提高電動汽車效率和縮短充電時間。在此背景下，碳化硅材料逐漸成為汽車行業的焦點，大部分車企和零部件供應商都在積極保供。
碳化硅優勢多多
用碳化硅制成的芯片被認為是新一代逆變器的核心。當用于電動汽車逆變器時，碳化硅芯片比硅芯片具有許多優點。
碳化硅芯片可以在更高的電壓（800 V或更高）下更加穩定，從而允許更快地充電；使用的材料更少，可節省空間和重量；可以在更高的溫度下工作，從而減少熱管理需求；開關或轉換損失減少70%，可能將續航里程增加5%至6%。
博格華納首席執行官Frederic Lissalde曾表示，“與硅相比，碳化硅可以顯著提高效率。” 采埃孚電氣化動力總成工程主管Otmar Scharrer告訴《歐洲汽車新聞》，“在碳化硅的幫助下，我們可以將系統優化5%，這對于電動汽車來說相當重要。”
圖片來源：緯湃科技
明顯的優勢帶來不小的市場潛力。標準普爾全球移動出行（S&P Global Mobility）的Claudio Vittori在接受采訪時表示，“得益于這項技術的所有優勢，市場對碳化硅設備的需求將在未來幾年以驚人的速度上漲。根據標準普爾的數據，到2034年，基于碳化硅的逆變器將占據主導地位，其數量將以每年32%的速度增長。”
根據Yole Group的一份報告，到2027年，汽車碳化硅半導體的市場價值預計將超過40億美元。標準普爾估計，碳化硅的市場份額將從2021年的20%增長到2030年的50%以上。
博世也認為碳化硅芯片市場在未來幾年將呈爆炸式增長，年增長率將達到30%。緯湃科技首席執行官Andreas Wolf認為，“碳化硅功率半導體剛開始進入需求激增的階段。”
Vittori表示，碳化硅將首先出現在配備800V電力系統的高檔和豪華汽車上，然后逐步推廣到配備較低電壓系統的主流車型上。除了逆變器，碳化硅芯片還將用于車載充電器和DC/DC轉換器。不過，Vittori 也指出，“從供需角度來看，前景令人擔憂”，因為這種材料的需求遠遠超過了供應。
供應商巨頭紛紛加碼
為應對即將到來的訂單潮，全球汽車零部件供應商都在碳化硅相關領域積極投資。
在過去的一年里，多家零部件巨頭開啟了“花式”保供之路。去年11月，博格華納宣布與碳化硅技術全球領導者 Wolfspeed建立戰略合作伙伴關系，并向Wolfspeed 投資 5 億美元，以獲取相應的碳化硅器件產能通道。根據雙方的協議，隨著博格華納需求的增加，博格華納將有權每年購買高達 6.5 億美元的器件。7月份，博格華納與安森美還宣布擴大碳化硅方面的戰略合作，協議總價值超10億美元。
博格華納并不是唯一一家投資Wolfspeed的主流供應商。今年2月，采埃孚集團宣布和Wolfspeed建立戰略合作伙伴關系。雙方不僅計劃建立聯合創新實驗室，還打算在德國薩爾州建造一家全自動的、高度先進的200毫米碳化硅半導體工廠，將成為全球最大的碳化硅芯片生產商。
Wolfspeed和采埃孚共同打造的200毫米碳化硅半導體工廠效果圖；圖片來源：采埃孚
4月份，采埃孚還與意法半導體（STMicroelectronics）簽署碳化硅器件長期供應協議。意法半導體將為采埃孚提供數千萬件碳化硅器件，這些器件將集成到采埃孚計劃于 2025 年投入批量生產的新型模塊化逆變器架構中。
同樣是在4月，博世集團同意收購美國加州芯片制造商TSI半導體（TSI Semiconductors）的關鍵資產，計劃擴大其在美國的電動汽車用碳化硅芯片的生產規模。博世計劃投資15億美元改造TSI在加州羅斯維爾（Roseville）的芯片生產設施，以便在2026年前開始生產碳化硅芯片。
緯湃科技在5月和6月簽署了兩份碳化硅供應協議：5月，緯湃科技與安森美宣布了一項價值19億美元（約17.5億歐元）的碳化硅產品10年期供應協議；6月，緯湃科技宣布與羅姆達成價值超10億美元（到2030年）的長期碳化硅供應合作伙伴關系。
7月底，麥格納與安森美簽署了碳化硅芯片的長期供應協議。麥格納還將投資約4,000萬美元用于安森美新罕布什爾州和捷克共和國的工廠采購新的碳化硅設備，以保證未來的供應。
需求的激增為碳化硅微芯片制造商的業務提供了巨大的推動力。今年第二季度，安森美的碳化硅業務首次實現盈利。該公司首席執行官Hassane El-Khoury表示，公司的年收入將首次達到10億美元。
車企也在行動
車企也在積極布局碳化硅供應鏈。在過去的一年中，多家車企宣布與碳化硅芯片供應商簽訂供應協議：
Stellantis和英飛凌簽署了一份諒解備忘錄，后者將為Stellantis的供應商保留碳化硅產能，這筆交易價值超過10億歐元；捷豹路虎將與Wolfspeed合作，為下一代電動汽車引入碳化硅半導體；梅賽德斯-奔馳和Wolfspeed宣布，未來的梅賽德斯-奔馳電動汽車將使用Wolfspeed的碳化硅芯片；大眾汽車集團與安森美簽署戰略協議，后者將為大眾下一代電動汽車平臺提供用于逆變器的碳化硅模塊和半導體；寶馬集團與安森美簽署長期供貨協議，將安森美的EliteSiC技術用于其400 V直流母線電動動力傳動系統。此外，豐田汽車旗下供應商電裝正在為包括新款雷克薩斯RZ在內的集團電動汽車生產芯片。
事實上，特斯拉是在汽車中使用碳化硅芯片的先驅，從2018年的Model 3就開始采用此種材料。不過，在今年3月的特斯拉投資者大會上，特斯拉表示，其下一代平臺將減少75%的碳化硅用量。特斯拉動力總成工程主管Colin Campbell指出，“碳化硅是一種了不起的半導體，但也很昂貴，而且很難規模化。因此，減少使用對我們來說是一個巨大的進步。”但是，特斯拉并沒有解釋如何降低使用量。
碳化硅芯片的成本高達硅的5倍，而且難以保證足夠的、高質量的晶圓供應，因此有些公司開始重新考慮如何使用這種材料。
法國半導體公司Soitec正在開發一種名為SmartSIC的方法，可以從單個碳化硅晶圓中獲得10到15倍的芯片材料。Soitec負責汽車和工業的副總裁Emmanuel Sabonnadiere表示，SmartSIC工藝可帶來更高效的芯片和電動汽車逆變器，車企可以縮小逆變器的尺寸，并減少熱管理需求。
Soitec與意法半導體合作，對其系統進行認證，并與汽車制造商和一級供應商就商業化部署進行談判。Sabonnadiere透露，車企對此很感興趣。其中之一就是大眾集團。該公司正尋求垂直整合其電動汽車價值鏈，包括設計自己的逆變器，用于未來基于PPE架構的電動汽車。
奧迪戰略半導體經理Berthold Hellenthal表示，雖然碳化硅芯片可能比硅芯片更貴，但可以讓車輛在其他方面節省成本。“碳化硅可以讓汽車變得更便宜，因為可以用同樣尺寸的電池得到更長的續航，也可以用更少的電池得到同等的續航。”
采埃孚研發部門主管Dirk Walliser表示，隨著規模擴大以及企業在碳化硅方面的專業知識越來越豐富，價格將會下降。“硅作為規模化量產產品的優勢已經消失了。隨著電動車型的增加，碳化硅的產量也將增加，到時規模可以回報投資。”
（中國粉體網編輯整理/空青）
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