《功能材料与器件学报》
2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。其中,在6月19日下午举办的主题论坛“汽车‘芯荒'与中国对策”上,智新科技股份有限公司CTO周海鹰进行了主题发言。以下内容为现场演讲实录:
周海鹰:非常高兴有机会参加这么一个重要的论坛,我看了一下好像做演讲的嘉宾里面就一家车企,我也很荣幸作为车企的代表来介绍一下在这次“芯片荒”中车企的现状以及我们的思索和已经开展的对策。
我的题目叫新能源汽车之“心”,刚才讲得很大一部分是计算芯片或者逻辑芯片,那是负责计算,我们叫做汽车的大脑,负责智能化。IGBT、碳化硅强调的是功率半导体器件,更多要输出强劲的动力,所以我们把报告题目定义为新能源汽车之心。在这里,我会介绍一下东风智新在汽车芯片,尤其在功率器件里面我们的一些动作。
这张是我们在网上找到的一张图,介绍了一下传统的燃油车和现在的智能电动车的核心零部件比对。我们觉得,未来智能化最好的载体在新能源汽车,尤其是在纯电电动车上。大家会看到,在电动车里面需要大量的汽车电子和电气的器件,功率器件和逻辑芯片器件在这里面会大量存在。
前面各位嘉宾详细分析了计算与控制类芯片,我这里分析一下,尤其以车规级半导体的市场情况。
2020年,纯粹从汽车半导体市场来说,燃油车中芯片价值是457美元,电动汽车则达到834美元。这里纯粹只是指芯片,如果延伸到板级的汽车电子产品,价值就会更加丰富。
刚才大家谈到对芯片的分类有各种类型的芯片,包括功率性芯片、控制类芯片、传感器芯片、存储类芯片、高性能AI级芯片等。汽车未来将不仅仅是传统的发动机+底盘+变速箱,更多将是芯片+操作系统作为核心零部件来定义汽车的特点。
分析一下芯片自主化。刚才大家有自主化不同的数据,比如占5%、15%。我们查阅了解到,真正能够做到完全自主化的汽车芯片仅占3%左右。在全球八大汽车电子产商里面基本上都是国外的企业,和现状符合。国内做汽车芯片的企业非常欠缺,这就是为什么现在强调要进入到汽车芯片领域,要进行汽车芯片的国产化替代。
分解一下汽车成本。我是做新能源汽车的,在新能源汽车里面,除了电池以外,最大价值单元就是电控。电机控制器里面,如果算上IGBT和MCU,就占到价值50%,如果再算上汽车的一些电阻、电容单元,会达到70%左右。半导体及元器件已经占到电控的核心价值。
我们公司在汽车产业链里面核心是Tier 1角色。但我们也是一个电机、电控的生产厂,也是核心电驱动总成的供应商。
从这个角度来说,可以看到汽车功率半导体在汽车整体成本里面价值是非常高的。尤其是按照未来电动车汽车发展趋势,我们正在做800V高压平台电驱动平台,为了支持快充业务,以及支持更大功率密度、高可靠,需要功率器件具有更强的性能,因此基于碳化硅和砷化镓的新一代的汽车功率器件,我们也处于一种预研状态。
这是我们对全球功率半导体器件做的市场预测,会看到按照国家新能源汽车整体的布局。按照在今年上海车展上,董事长发布的东风公司“十四五”新的战略规划,2025年将有100万新能源汽车,占据国内大概15-20%的市场份额。我们认为,新能源汽车未来发展有很大的空间,作为新能源汽车核心的心脏,IGBT等功率器件有非常大的市场空间。
对于生产环节,功率器件跟逻辑芯片也是一样,有做晶圆的、有做foundry的、有做封装的,有做制造的。我们公司当时也碰到“芯荒”,是指IGBT功率器件的芯荒,我们的车造出来了,但是自己没有IGBT功率器件,这是2016、2017年发生的事情,也正是此事促使我们集团下定决心自己做IGBT的封测和国产化替代。
我们正是基于考虑到完全国产化、自主可控的资源掌控能力,合资成立了一个智新半导体公司,专注于做IGBT模组。在今年,IGBT模组已经实现量产,现在已经在集团自主板块的车型里面进行大量的量产供货。
IGBT封装技术简单介绍一下,它有两种核心的封装模式。一个是6in1的IGBT模组方式,还有一种单管的方式。我们采用的是6in1的封装模式。