汽車行業(yè)分析公司AFS的最新數(shù)據(jù)顯示,由于芯片短缺,今年全球汽車市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量約為281.02萬(wàn)輛。AFS預(yù)測(cè),到今年年底,全球汽車制造商將減產(chǎn)368.06萬(wàn)輛。
在過去的兩年里,全球范圍內(nèi)的芯片短缺令所有人措手不及,其中最受影響的就是汽車芯片,導(dǎo)致各大汽車廠商陷入“停產(chǎn)待芯”的境地,紛紛放出了減產(chǎn)的消息。而近期,消費(fèi)電子類的芯片需求大幅降低,出現(xiàn)減產(chǎn)砍單的現(xiàn)象,各大芯片廠商也將產(chǎn)能轉(zhuǎn)向了更熱門的汽車芯片,并且更多的廠商也加入了汽車芯片的生產(chǎn)行列,于是就有“汽車芯片已經(jīng)不再緊缺”的消息傳出。但據(jù)記者了解,僅僅是部分汽車芯片得到了緩解,整個(gè)汽車芯片市場(chǎng)正在向結(jié)構(gòu)性緊缺上轉(zhuǎn)變。這其中最為緊俏的,甚至被稱為卡住汽車生產(chǎn)“喉嚨”的就是IGBT功率芯片。
需求大、擴(kuò)產(chǎn)難、周期長(zhǎng)車用IGBT緊缺
據(jù)了解,雖然汽車產(chǎn)銷量同比下跌,但是新能源汽車卻同比大幅增長(zhǎng)。而對(duì)于芯片的需求,新能源車要比傳統(tǒng)燃油車用量多很多,這也是導(dǎo)致汽車芯片需求與汽車產(chǎn)量趨勢(shì)不匹配的原因之一。
與消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)產(chǎn)品相比,車規(guī)級(jí)芯片的安全性和穩(wěn)定性要求高、研發(fā)周期長(zhǎng)、技術(shù)門檻高、資金投入大,因此,發(fā)展車規(guī)級(jí)芯片面臨的挑戰(zhàn)也更多。汽車芯片可分為MCU、AI芯片、IGBT、模擬芯片、傳感器、存儲(chǔ)器等多種類型,此前最緊缺的MCU,在各大廠商的積極擴(kuò)產(chǎn)下,目前已經(jīng)得到緩解,現(xiàn)在缺芯的主角也換成了IGBT。創(chuàng)道投資咨詢總經(jīng)理步日欣在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示,新能源汽車的電氣特性更加明顯,需要用到更多的功率器件,以IGBT和碳化硅功率器件為代表,扮演著非常核心的角色。
IGBT是指絕緣柵雙極型晶體管芯片,是目前大功率開關(guān)元器件中最為成熟也是應(yīng)用最為廣泛的功率器件,兼有MOSFET高輸入阻抗和GTR低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低,是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?,被稱為“電子電力裝置的CPU”,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
賽迪顧問集成電路中心高級(jí)咨詢顧問池憲念表示,由于新能源汽車及汽車向智能化發(fā)展,汽車芯片市場(chǎng)近兩年一直保持需求旺盛狀態(tài),其中作為新能源汽車核心零部件的IGBT是最為緊缺的產(chǎn)品之一。
甚至此前有車企表示,能夠生產(chǎn)多少輛車,主要取決于IGBT功率芯片有多少的供應(yīng)量,有的IGBT功率芯片的交付周期已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)50周以上。芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示,其主要原因有兩點(diǎn):一是需求大幅增長(zhǎng)。汽車電動(dòng)化趨勢(shì)加速,充放電模塊以及電池、電控、電驅(qū)三電系統(tǒng)對(duì)車規(guī)功率器件的需求快速增長(zhǎng),超出了其他芯片類型。二是車規(guī)功率器件擴(kuò)產(chǎn)難、周期長(zhǎng)。汽車功率器件的工藝制程相對(duì)落后,通常都是1μm以上制程,這種制程的芯片多數(shù)在8英寸線生產(chǎn)。當(dāng)前8英寸線擴(kuò)產(chǎn)或者新建都面臨一些比較尷尬的問題,生產(chǎn)效率、成本、自動(dòng)化程度都遠(yuǎn)不及12英寸線,因此無(wú)論是晶圓廠還是設(shè)備廠商都不愿意投入太多資源在8英寸上,甚至晶圓企業(yè)考慮到未來(lái)可能的產(chǎn)品組合和發(fā)展空間,寧可投入更多資金興建更加先進(jìn)的12英寸晶圓線。
合理調(diào)配產(chǎn)能及補(bǔ)充碳化硅器件才是正解
據(jù)悉,盡管各大廠商都在積極擴(kuò)產(chǎn)功率半導(dǎo)體,但當(dāng)前的形勢(shì)依舊嚴(yán)峻。張彬磊指出,IGBT仍然沒有恢復(fù)正常交貨周期的原因比較復(fù)雜,有技術(shù)層面的原因,也有戰(zhàn)略層面的原因。從技術(shù)層面來(lái)說,擴(kuò)產(chǎn)還在路上。首先從項(xiàng)目評(píng)估、落地、廠房建設(shè)、設(shè)備采購(gòu)到產(chǎn)線啟動(dòng)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)需要3年左右時(shí)間,并且過去兩年設(shè)備交期也長(zhǎng)達(dá)半年至一年左右;其次車規(guī)級(jí)芯片認(rèn)證工作最快也需要2年左右的時(shí)間。在戰(zhàn)略層面上,英飛凌、意法、瑞薩等幾個(gè)主要功率器件的頭部企業(yè),在擴(kuò)產(chǎn)上都是非常謹(jǐn)慎的,擴(kuò)產(chǎn)力度和執(zhí)行都沒有跟上需求增長(zhǎng)。
現(xiàn)有產(chǎn)能調(diào)配是一個(gè)快捷和可行的方法,但是對(duì)于已經(jīng)滿產(chǎn)的制造產(chǎn)線而言是不會(huì)輕易更換產(chǎn)品類型的,同時(shí)功率器件被普遍認(rèn)為毛利低,一旦需求穩(wěn)定,價(jià)格回落,晶圓線還要轉(zhuǎn)換產(chǎn)品類型,因此晶圓線也沒有特別大的動(dòng)力將現(xiàn)有產(chǎn)能轉(zhuǎn)給功率器件。但是其中消費(fèi)電子功率器件的產(chǎn)線可以經(jīng)過車規(guī)認(rèn)證和提升芯片技術(shù)來(lái)緩解汽車功率器件短缺的問題。
池憲念預(yù)測(cè),當(dāng)下功率器件的短缺預(yù)計(jì)會(huì)持續(xù)到2023年年底,因?yàn)殡S著新建產(chǎn)線的擴(kuò)產(chǎn)以及新能源汽車需求量的降低,功率器件的需求量會(huì)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的水平。此外,隨著碳化硅功率半導(dǎo)體的技術(shù)成熟及成功投產(chǎn)使用,也會(huì)對(duì)功率半導(dǎo)體的短缺起到一定的緩解作用。
張彬磊也認(rèn)為,受疫情和國(guó)際合作環(huán)境的影響,汽車功率器件的短缺還將持續(xù)一段時(shí)間,預(yù)期在半年到一年之間,主要是受擴(kuò)產(chǎn)和調(diào)配的雙重因素影響。碳化硅對(duì)硅基功率器件有較強(qiáng)的替代性,但是當(dāng)下價(jià)格仍然更高,工藝還不穩(wěn)定,供應(yīng)量少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于需求,因此碳化硅對(duì)于功率器件短缺只有非常有限的緩解作用。
步日欣則非??春锰蓟韫β势骷J(rèn)為碳化硅功率器件確實(shí)在新能源汽車中會(huì)有很大的用武之地,隨著碳化硅新勢(shì)力的逐步崛起,也會(huì)有效緩解車規(guī)級(jí)功率器件供應(yīng)不足的問題。(記者 許子皓)
轉(zhuǎn)自:中國(guó)電子報(bào)
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