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安森美(onsemi)中國(guó)區(qū)汽車(chē)市場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用負(fù)責(zé)人、碳化硅首席專(zhuān)家吳桐博士近日就碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈迭代趨勢(shì)以及完善產(chǎn)業(yè)鏈背后安森美的公司業(yè)績(jī)、運(yùn)營(yíng)模式、市場(chǎng)前景與產(chǎn)業(yè)合作等內(nèi)容進(jìn)行了深入分享，干貨滿(mǎn)滿(mǎn)，一睹為快~

安森美中國(guó)區(qū)汽車(chē)市場(chǎng)技術(shù)應(yīng)用負(fù)責(zé)人、碳化硅首席專(zhuān)家吳桐博士

碳化硅的工藝迭代

如今，碳化硅頭部企業(yè)都在量產(chǎn)平面柵結(jié)構(gòu)的碳化硅器件，同時(shí)也在研發(fā)柵極結(jié)構(gòu)工藝。在柵極結(jié)構(gòu)方面，安森美量產(chǎn)的第三代碳化硅器件還是采用平面柵結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@方面有很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的know-how，例如受專(zhuān)利保護(hù)的Strip Cell，好處是能用平面柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更低的比電阻，能夠和溝槽柵媲美；其制造難度也降低很多，可以保證良率和可靠性，產(chǎn)品成本也不會(huì)增加。

事實(shí)上，安森美在溝槽柵方面已經(jīng)研究了很多年，也有很多樣品在進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試，他認(rèn)為唯一的問(wèn)題在于，過(guò)早的推出溝槽柵產(chǎn)品在可靠性方面還有一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以，安森美正在進(jìn)行可靠性?xún)?yōu)化，提升溝槽柵的利用率。另外，未來(lái)提升可靠性，安森美也在對(duì)溝槽柵進(jìn)行摸底，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的基礎(chǔ)上加一些認(rèn)為有風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試點(diǎn)，力圖將風(fēng)險(xiǎn)搞清楚。第三是從封裝角度講，安森美提供各種不同的封裝選項(xiàng)，還將推出下一代設(shè)計(jì)很強(qiáng)的封裝，通過(guò)封裝的不斷迭代來(lái)適配不同的需求。

碳化硅收入漲4倍的背后

財(cái)報(bào)披露，安森美在Q2拿下30億美元訂單，碳化硅收入漲了4倍。據(jù)吳桐博士介紹，當(dāng)中汽車(chē)相關(guān)產(chǎn)品占比至少在七八成，汽車(chē)應(yīng)用主要就是三大件，占比最大的是逆變器，其次是OBC，然后是其他車(chē)載電子產(chǎn)品等等。

VE-Trac B2-SiC主驅(qū)逆變器功率模塊

現(xiàn)在碳化硅在汽車(chē)中的應(yīng)用越來(lái)越多，雖然成本會(huì)有一定提升，但為汽車(chē)帶來(lái)了性能方面的優(yōu)勢(shì)。所以，使用碳化硅要選擇適合的終端市場(chǎng)，汽車(chē)就是最好的應(yīng)用。因?yàn)槠?chē)跟電池相關(guān)，如果能提升效率，就能延長(zhǎng)電池的使用壽命；同時(shí)可以提升里程，減少零部件的尺寸和重量，這些都是碳化硅的優(yōu)勢(shì)，也值得用戶(hù)花更多的錢(qián)。而一些傳統(tǒng)行業(yè)對(duì)價(jià)格很敏感，不是碳化硅合適的應(yīng)用場(chǎng)景。

新興的光伏行業(yè)也是碳化硅的應(yīng)用賽道，碳化硅可以實(shí)現(xiàn)更高電壓，使電流能力更強(qiáng)，從根本上解決一些現(xiàn)有問(wèn)題。這方面的應(yīng)用包括混合模塊和純碳化硅方案，因?yàn)槌杀据^高，后者的應(yīng)用突破還需要幾年時(shí)間通過(guò)更高壓的SiC MOS甚至SiC IGBT來(lái)實(shí)現(xiàn)。

完善碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的意義

眾所周知，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈非常復(fù)雜，從最底層的硅粉到晶錠生長(zhǎng)、晶錠切割成薄片，然后做外延，再做芯片，芯片切割后還要進(jìn)行封裝，每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)碳化硅的成本和性能都有很大的影響。只有將整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈掌握在自己手里，才有利于企業(yè)可持續(xù)地?cái)U(kuò)張?zhí)蓟璧纳a(chǎn)規(guī)模，對(duì)成本控制也有很大幫助。

全碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈IDM

碳化硅襯底是制約碳化硅成本的關(guān)鍵，安森美收購(gòu)了GTAT后，整合了襯底資源，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部供應(yīng)，同時(shí)也帶給企業(yè)更大的自由度。GTAT的生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)過(guò)了國(guó)際認(rèn)證，它不光做材料，還做設(shè)備，收購(gòu)為安森美打開(kāi)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，不需要額外外采襯底制造設(shè)備。如果供應(yīng)鏈的部分環(huán)節(jié)靠外面供給，風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)很大。將所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)都掌握在自己手里，就可以控制生產(chǎn)節(jié)奏，可以按照市場(chǎng)需求去擴(kuò)展我們的產(chǎn)品。

從芯片設(shè)計(jì)角度看，安森美的第三代SiC MOSFET在行內(nèi)比較領(lǐng)先。而采用IDM模式也并不完全是為了供應(yīng)鏈安全，因?yàn)榫уV制造過(guò)程某一個(gè)細(xì)節(jié)參數(shù)就會(huì)影響最終封裝模塊的性能，有了全產(chǎn)業(yè)鏈，就會(huì)使下游模塊到上游晶錠設(shè)計(jì)形成一個(gè)很大的閉環(huán)。如果脫離了模塊制造，很多芯片設(shè)計(jì)可能很難適配模塊的封裝，性能也不能達(dá)到最優(yōu)化。

通過(guò)供應(yīng)鏈整合，安森美在每一個(gè)環(huán)節(jié)的know-how都可以借鑒到上游其他環(huán)節(jié)，能夠很好地控制從最開(kāi)始到最后產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程。每一個(gè)環(huán)節(jié)的失效都可以向上溯源，看到底是哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題。這樣，就會(huì)使技術(shù)和產(chǎn)品迭代更快，同時(shí)也能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。

碳化硅的應(yīng)用機(jī)會(huì)

Canalys最新發(fā)布報(bào)告顯示，2023年Q1全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)267萬(wàn)輛，滲透率達(dá)到14.6%；中國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位，銷(xiāo)量達(dá)到133萬(wàn)輛，占全球總量的49.4%。現(xiàn)實(shí)是，車(chē)企新的平臺(tái)都是以電動(dòng)化為主，中間過(guò)渡包括混動(dòng)或增程式，但電動(dòng)化大趨勢(shì)已成必然。對(duì)安森美來(lái)說(shuō)，增量趨勢(shì)就是很大的機(jī)會(huì)。

電動(dòng)汽車(chē)的挑戰(zhàn)在于，續(xù)航里程對(duì)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和消費(fèi)者采用至關(guān)重要?，F(xiàn)有電池技術(shù)要大幅提升電池容量并不現(xiàn)實(shí)，如何進(jìn)一步提高動(dòng)力系統(tǒng)效率，同時(shí)降低電池組容量或提高續(xù)航里程的問(wèn)題已提上日程。

此外，電池容量還是在慢慢提升，行業(yè)也在開(kāi)發(fā)半固態(tài)和固態(tài)電池，電機(jī)則趨向于高轉(zhuǎn)速電機(jī)及勵(lì)磁電機(jī)來(lái)提升功率密度以及性?xún)r(jià)比，同時(shí)通過(guò)多合一的設(shè)計(jì)來(lái)擴(kuò)展電機(jī)的使用場(chǎng)景。在三大件中，電控對(duì)效率的影響最大，采用碳化硅的主要目的就是為了提升電控效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高壓平臺(tái)應(yīng)用和更高的功率密度。一些客戶(hù)采用了安森美的碳化硅，最大的好處是碳化硅能夠帶來(lái)續(xù)航里程的很大提升。現(xiàn)在可以看到，一些低壓車(chē)型也在從IGBT轉(zhuǎn)到碳化硅，同樣是為了提高效率。

他特別提到采用800V平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)效率會(huì)有進(jìn)一步的提升，包括功率密度，甚至電機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)歐姆定律，電壓提高了，電流就會(huì)減小很多，所有部件的損耗就會(huì)更低，線(xiàn)束也可以變得更小，這些都對(duì)效率提升有很大幫助，結(jié)果是延長(zhǎng)了行駛里程。所以，800V平臺(tái)是未來(lái)的迭代方向。

適用于400V和800V的25kW快速直流電動(dòng)汽車(chē)充電方案

現(xiàn)在的情況是，雖然800V高壓平臺(tái)和碳化硅MOSFET是一對(duì)絕配，但向800V的過(guò)渡需要增加一些成本，目前800V平臺(tái)主要應(yīng)用于高端車(chē)型，因?yàn)樗鼘?duì)成本并沒(méi)有那么敏感。不過(guò)，伴隨汽車(chē)智能化的發(fā)展，許多功能都在下沉到低端車(chē)型，同時(shí)一些低端車(chē)型也會(huì)推出長(zhǎng)續(xù)航版本采用800V平臺(tái)。未來(lái)，隨著碳化硅的成本下降以及800V應(yīng)用的普及，勢(shì)必也會(huì)為碳化硅帶來(lái)更多的機(jī)會(huì)。

合作共贏，推進(jìn)碳化硅應(yīng)用

中國(guó)是電動(dòng)汽車(chē)最大的生產(chǎn)和出口國(guó)，碳化硅的逐步采用勢(shì)必對(duì)中車(chē)企的競(jìng)爭(zhēng)力起到一定的推動(dòng)作用，現(xiàn)在幾家主流車(chē)企都確定了未來(lái)采用碳化硅的大方向。安森美這兩年也適時(shí)切入了正確的方向，匹配了市場(chǎng)和客戶(hù)的需求，通過(guò)智能電源和智能感知技術(shù)滿(mǎn)足了客戶(hù)未來(lái)的平臺(tái)要求，包括產(chǎn)品迭代需求，同時(shí)明確了戰(zhàn)略方向，與客戶(hù)的高效溝通也使合作越來(lái)越深入。

除了蔚來(lái)，安森美還與吉利極氪合作，簽署了一份長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，以進(jìn)一步加強(qiáng)雙方在碳化硅功率器件領(lǐng)域的合作。安森美也一直為Tier1匯川聯(lián)合動(dòng)力提供高性能和高穩(wěn)定性的解決方案和廣泛的產(chǎn)品組合，包括IGBT、碳化硅器件和模塊。今年上半年，大眾汽車(chē)、現(xiàn)代-起亞、寶馬、緯湃科技也都投資了安森美的碳化硅項(xiàng)目。

VE-Trac Direct SiC主驅(qū)碳化硅功率模塊

對(duì)于重點(diǎn)客戶(hù)，安森美還有一個(gè)共建聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)計(jì)劃，旨在與客戶(hù)進(jìn)行深入的合作，共同推動(dòng)碳化硅在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，欣銳科技近期與安森美共同打造的聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室已正式投入使用。吳桐博士認(rèn)為安森美的產(chǎn)品在迭代，客戶(hù)的產(chǎn)品也在迭代，聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室可以找到一個(gè)很好的品牌去匹配我們的產(chǎn)品，而客戶(hù)的一些需求也會(huì)影響我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過(guò)聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的量產(chǎn)之外的深層次合作，安森美可以了解很多市場(chǎng)需求信息，知道客戶(hù)需要什么樣的東西，然后進(jìn)行有針對(duì)性的研發(fā)，推出客戶(hù)需要的產(chǎn)品和解決方案。

吳桐博士最后表示現(xiàn)在碳化硅的量還不夠大，目前還沒(méi)有所謂的沖突，每家都在起量的階段，碳化硅的產(chǎn)能也在提升，車(chē)的量也在向上走，所以現(xiàn)在還沒(méi)有到紅海階段，大家都有機(jī)會(huì)。至少在現(xiàn)階段，安森美的產(chǎn)品性能可以幫助客戶(hù)提升車(chē)的性能，通過(guò)短期、中期、長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系，大家形成合力才能推動(dòng)碳化硅在車(chē)上的應(yīng)用。

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