据媒体报道,国家市场监督管理总局反垄断司的经营者集中简易案件公示显示,北京车和家汽车科技有限公司(简称:车和家)与湖南三安半导体有限责任公司(简称:三安半导体)将成立合营企业。

(源自国家市场监督管理总局反垄断司经营者集中简易案件公示)

公示显示,车和家拟与三安半导体共同设立和经营一家合资公司,其中,车和家持有合资公司70%股权,三安半导体持有合资公司30%股权。但交易双方享有对合资公司的共同控制权。

资料显示,车和家主要从事新能源汽车的设计、研发、生产和销售,公司成立于2021年3月,法定代表人为理想汽车创始人李想,由理想汽车关联公司Leading Ideal HK Limited 100%持股,经营范围包括技术开发、技术转让,以及制造新能源智能汽车整车等。

而三安半导体则是三安光电股份有限公司(简称:三安光电)100%控股的子公司。三安光电是国内LED芯片的行业龙头,而三安半导体主要从事SiC衬底、外延、芯片相关半导体材料的研发、生产和销售业务,以及电力电子元器件的制造、销售、研发、电力电子技术服务。

公示备注中显示,在全球新能源乘用车驱动电机控制器SiC芯片研发市场以及新能源乘用车驱动电机控制器SiC模块研发市场方面,车和家与三安半导体双方占比均小于5%。

业内推测,两者合资公司未来将主要从事新能源乘用车驱动电机控制器SiC芯片的研发。

风头大热,2025年将达25亿美元市场

随着近些年来新能源汽车发展大热,相应的半导体元器件也成为了业内的“香饽饽”。SiC作为第三代半导体材料的典型代表,光电特性优越,满足新兴应用需求。

第一代半导体硅、锗等,虽然自然储量大、制备工艺简单,成为了制造半导体产品的主要原材料,并被广泛应用于集成电路等低压、低频、低功率场景。但其缺点在于难以满足高功率及高频器件需求。

而第二代半导体材料的代表以砷化镓为主,高电子迁移率使其成为制作半导体发光二极管和通信器件的核心材料,被广泛应用于光电子和微电子领域。但砷化镓材料的禁带宽度较小、击穿电场低且具有毒性,无法在高温、高频、高功率器件领域推广。

第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表,与前两代半导体材料相比最大的优势是较宽的禁带宽度,保证了其可击穿更高的电场强度,适合制备耐高压、高频的功率器件,是电动汽车、5G基站、卫星等新兴领域的理想材料。

具体来看SiC,SiC器件相对于传统器件的优势主要来自三个方面:

1.降低电能转换过程中的能量损耗;

2.更容易实现小型化;

3.更耐高温高压。

从市场空间来看,SiC产业链目前分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用几个环节。

通常首先采用物理气相传输法(PVT法)制备碳化硅单晶,再在衬底上使用化学气相沉积法(CVD法)等生成外延片,最后制成相关器件。在整个碳化硅器件产业链中,由于衬底制造工艺难度大,产业链价值量主要集中于上游衬底环节,目前占整个产业链价值量的 50%左右。由于衬底在整个产业链价值量占比最高,有券商预计,到2025年新能源汽车SiC衬底需求空间为37.5-45亿元。

此外,随着下游应用需求的提升,将带动碳化硅高度景气成长。比如导电型碳化硅衬底主要用于制作功率器件,应用场景有电动汽车、数字新基建、工业电机等,是电力电子行业的核心。

根据 Yole 数据,2019 年碳化硅功率器件的市场规模为 5.41 亿美元,预计 2025 年将增长至 25.62 亿美元,复合年增长率达 30%。

成本走低是趋势,但仍是当前痛点

虽然SiC拥有不少优势,但它依然不是一项十全十美的技术。早在20世纪60年代SiC器件已经引起了人们的兴趣。相对于Si基半导体材料成熟的产业链,SiC材料产业链需要全新的布局,在外延生长、生产设备、可靠性、缺陷密度、成本等方面都面临着巨大挑战,这也是SiC并未大规模应用的主要原因。

自2016年开始,业内关于SiC材料的讨论又迎来了新一轮高潮。从技术节点来看,以英飞凌、科锐、罗姆、意法半导体等为代表的企业已经先后解决SiC器件良率问题,并成功推出了各类器件及模块,并在光伏及电源领域取得了成功应用。

目前,在光伏逆变器领域SiC器件得到了最成功的应用,主要的原因在于IGBT器件已经无法满足要求,厂商必然会过渡到SiC器件。而在其他应用领域,SiC器件成本问题仍然是客户考虑的重要因素,比如UPS/SMPS领域,其对于器件成本相比比较敏感。

这也是为什么SiC器件的推广普及需要综合考虑效率及成本问题。但从另一反面考虑,SiC器件成本虽然要高3-5倍。但是SiC器件能够大幅度降低相关器件的需求量及体积,从而大幅度降低系统成本。

目前,SiC器件已经在光伏逆变器领域获得成功应用,并逐渐向UPS/SMPS领域推广应用,电动汽车充电桩将成为下一个重要应用方向。未来将在牵引、电动车辆及电动驱动等领域获得广泛应用。

国内玩家“扎堆”功率半导体

经过多年的布局,国内第三代半导体产业正迎来飞速发展。SiC材料、器件齐发力,国内竞争格局初显。其中,SiC单晶和外延片是国内SiC产业链中较为成熟的环节。

单晶衬底方面,国内衬底以4英寸为主,目前,已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。据CASA数据,山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

外延片方面,国内瀚天天成、东莞天域半导体、国民技术子公司国民天成均可供应4-6英寸外延片,中电科13所、55所亦均有内部供应的外延片生产部门。

器件/模块/IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,还没有厂商涉及于此。但是在模块、器件制造环节我国已出现了一批优秀的企业,包括三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体等。同时,比亚迪也宣布已投入巨资布局半导体材料SiC(碳化硅)。

从应用角度来看,国内SiC企业主要布局的领域也主要集中在在新能源发电、新能源汽车、轨道交通和智能电网等领域与国际市场重点发展的领域基本一致。

再回到本文最初提到的,类似理想汽车联合三安半导体成立合资公司的时间也不在少数。比如前不久,国产碳化硅芯片厂商瞻芯电子获小鹏汽车独家投资的战略融资。此外,小鹏汽车也已经导入了中车时代的产品,据悉,在去年12月,中车时代电气C-Car平台孵化的全新一代产品C-Power 220s正式发布,该产品是国内首款基于自主碳化硅(SiC)大功率电驱产品,系统效率最高可达94%。

总体来看,虽然国内已经开始大举推进SiC产业发展,但相比之下欧洲拥有完整的碳化硅产业链、外延、器件以及应用产业链。像Siltronic、意法半导体、IQE、英飞凌等,在全球电力电子市场拥有强大的话语权。此外,日本是设备和模块开发方面的绝对领先者,代表企业有松下、罗姆、住友电气、三菱等。国内想要赶上国际的步伐,还需要下一番功夫。