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安森美(onsemi)中國區(qū)汽車市場技術(shù)應用負責人、碳化硅首席專家吳桐博士近日就碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈迭代趨勢以及完善產(chǎn)業(yè)鏈背后安森美的公司業(yè)績、運營模式、市場前景與產(chǎn)業(yè)合作等內(nèi)容進行了深入分享，干貨滿滿，一睹為快~

安森美中國區(qū)汽車市場技術(shù)應用負責人、碳化硅首席專家吳桐博士

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)，因為這方面有很多結(jié)構(gòu)設計的know-how，例如受專利保護的Strip Cell，好處是能用平面柵結(jié)構(gòu)實現(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)品成本也不會增加。

事實上，安森美在溝槽柵方面已經(jīng)研究了很多年，也有很多樣品在進行內(nèi)部測試，他認為唯一的問題在于，過早的推出溝槽柵產(chǎn)品在可靠性方面還有一定的風險。所以，安森美正在進行可靠性優(yōu)化，提升溝槽柵的利用率。另外，未來提升可靠性，安森美也在對溝槽柵進行摸底，在標準測試的基礎(chǔ)上加一些認為有風險的測試點，力圖將風險搞清楚。第三是從封裝角度講，安森美提供各種不同的封裝選項，還將推出下一代設計很強的封裝，通過封裝的不斷迭代來適配不同的需求。

碳化硅收入漲4倍的背后

財報披露，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，當中汽車相關(guān)產(chǎn)品占比至少在七八成，汽車應用主要就是三大件，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)在碳化硅在汽車中的應用越來越多，雖然成本會有一定提升，但為汽車帶來了性能方面的優(yōu)勢。所以，使用碳化硅要選擇適合的終端市場，汽車就是最好的應用。因為汽車跟電池相關(guān)，如果能提升效率，就能延長電池的使用壽命；同時可以提升里程，減少零部件的尺寸和重量，這些都是碳化硅的優(yōu)勢，也值得用戶花更多的錢。而一些傳統(tǒng)行業(yè)對價格很敏感，不是碳化硅合適的應用場景。

新興的光伏行業(yè)也是碳化硅的應用賽道，碳化硅可以實現(xiàn)更高電壓，使電流能力更強，從根本上解決一些現(xiàn)有問題。這方面的應用包括混合模塊和純碳化硅方案，因為成本較高，后者的應用突破還需要幾年時間通過更高壓的SiC MOS甚至SiC IGBT來實現(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)鏈非常復雜，從最底層的硅粉到晶錠生長、晶錠切割成薄片，然后做外延，再做芯片，芯片切割后還要進行封裝，每一個環(huán)節(jié)對整個碳化硅的成本和性能都有很大的影響。只有將整個碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈掌握在自己手里，才有利于企業(yè)可持續(xù)地擴張?zhí)蓟璧纳a(chǎn)規(guī)模，對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，安森美收購了GTAT后，整合了襯底資源，實現(xiàn)了內(nèi)部供應，同時也帶給企業(yè)更大的自由度。GTAT的生產(chǎn)過程經(jīng)過了國際認證，它不光做材料，還做設備，收購為安森美打開了整個產(chǎn)業(yè)鏈，不需要額外外采襯底制造設備。如果供應鏈的部分環(huán)節(jié)靠外面供給，風險就會很大。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，可以按照市場需求去擴展我們的產(chǎn)品。

從芯片設計角度看，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鏈安全，因為晶錠制造過程某一個細節(jié)參數(shù)就會影響最終封裝模塊的性能，有了全產(chǎn)業(yè)鏈，就會使下游模塊到上游晶錠設計形成一個很大的閉環(huán)。如果脫離了模塊制造，很多芯片設計可能很難適配模塊的封裝，性能也不能達到最優(yōu)化。

通過供應鏈整合，安森美在每一個環(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始到最后產(chǎn)品的整個過程。每一個環(huán)節(jié)的失效都可以向上溯源，看到底是哪個環(huán)節(jié)出了問題。這樣，就會使技術(shù)和產(chǎn)品迭代更快，同時也能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。

碳化硅的應用機會

Canalys最新發(fā)布報告顯示，2023年Q1全球電動汽車銷量達267萬輛，滲透率達到14.6%；中國占據(jù)主導地位，銷量達到133萬輛，占全球總量的49.4%。現(xiàn)實是，車企新的平臺都是以電動化為主，中間過渡包括混動或增程式，但電動化大趨勢已成必然。對安森美來說，增量趨勢就是很大的機會。

電動汽車的挑戰(zhàn)在于，續(xù)航里程對產(chǎn)品競爭力和消費者采用至關(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，如何進一步提高動力系統(tǒng)效率，同時降低電池組容量或提高續(xù)航里程的問題已提上日程。

此外，電池容量還是在慢慢提升，行業(yè)也在開發(fā)半固態(tài)和固態(tài)電池，電機則趨向于高轉(zhuǎn)速電機及勵磁電機來提升功率密度以及性價比，同時通過多合一的設計來擴展電機的使用場景。在三大件中，電控對效率的影響最大，采用碳化硅的主要目的就是為了提升電控效率的同時實現(xiàn)高壓平臺應用和更高的功率密度。一些客戶采用了安森美的碳化硅，最大的好處是碳化硅能夠帶來續(xù)航里程的很大提升。現(xiàn)在可以看到，一些低壓車型也在從IGBT轉(zhuǎn)到碳化硅，同樣是為了提高效率。

他特別提到采用800V平臺對系統(tǒng)效率會有進一步的提升，包括功率密度，甚至電機轉(zhuǎn)速。根據(jù)歐姆定律，電壓提高了，電流就會減小很多，所有部件的損耗就會更低，線束也可以變得更小，這些都對效率提升有很大幫助，結(jié)果是延長了行駛里程。所以，800V平臺是未來的迭代方向。

適用于400V和800V的25kW快速直流電動汽車充電方案

現(xiàn)在的情況是，雖然800V高壓平臺和碳化硅MOSFET是一對絕配，但向800V的過渡需要增加一些成本，目前800V平臺主要應用于高端車型，因為它對成本并沒有那么敏感。不過，伴隨汽車智能化的發(fā)展，許多功能都在下沉到低端車型，同時一些低端車型也會推出長續(xù)航版本采用800V平臺。未來，隨著碳化硅的成本下降以及800V應用的普及，勢必也會為碳化硅帶來更多的機會。

合作共贏，推進碳化硅應用

中國是電動汽車最大的生產(chǎn)和出口國，碳化硅的逐步采用勢必對中車企的競爭力起到一定的推動作用，現(xiàn)在幾家主流車企都確定了未來采用碳化硅的大方向。安森美這兩年也適時切入了正確的方向，匹配了市場和客戶的需求，通過智能電源和智能感知技術(shù)滿足了客戶未來的平臺要求，包括產(chǎn)品迭代需求，同時明確了戰(zhàn)略方向，與客戶的高效溝通也使合作越來越深入。

除了蔚來，安森美還與吉利極氪合作，簽署了一份長期供應協(xié)議，以進一步加強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、現(xiàn)代-起亞、寶馬、緯湃科技也都投資了安森美的碳化硅項目。

VE-Trac Direct SiC主驅(qū)碳化硅功率模塊

對于重點客戶，安森美還有一個共建聯(lián)合技術(shù)應用實驗室平臺計劃，旨在與客戶進行深入的合作，共同推動碳化硅在汽車領(lǐng)域的應用。例如，欣銳科技近期與安森美共同打造的聯(lián)合技術(shù)應用實驗室已正式投入使用。吳桐博士認為安森美的產(chǎn)品在迭代，客戶的產(chǎn)品也在迭代，聯(lián)合技術(shù)應用實驗室可以找到一個很好的品牌去匹配我們的產(chǎn)品，而客戶的一些需求也會影響我們的產(chǎn)品設計。通過聯(lián)合技術(shù)應用實驗室平臺的量產(chǎn)之外的深層次合作，安森美可以了解很多市場需求信息，知道客戶需要什么樣的東西，然后進行有針對性的研發(fā)，推出客戶需要的產(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，車的量也在向上走，所以現(xiàn)在還沒有到紅海階段，大家都有機會。至少在現(xiàn)階段，安森美的產(chǎn)品性能可以幫助客戶提升車的性能，通過短期、中期、長期戰(zhàn)略合作關(guān)系，大家形成合力才能推動碳化硅在車上的應用。

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