據(jù)Yole稱，電氣化和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）將推動(dòng)半導(dǎo)體汽車芯片市場(chǎng)從2021年的441億美元增長(zhǎng)到2027年的807億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為11.1%。
電氣化將需要新的基板，如碳化硅，和碳化硅芯片的需求預(yù)計(jì)將達(dá)到110萬(wàn)在2027年。ADAS將使用微控制器單元（MCU芯片）單片機(jī)芯片與尖端的硅技術(shù)節(jié)點(diǎn)小到16nm/10nm。L4和L5車輛自主性將推動(dòng)對(duì)動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）和計(jì)算能力的需求。這些重大的技術(shù)變革也在深刻地影響著當(dāng)前的汽車供應(yīng)鏈。
碳化硅SiC行業(yè)的參與者正積極涌入
首先看SiC。據(jù)約樂(lè)復(fù)合半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，到2027年，SiC器件市場(chǎng)將達(dá)到63億美元。隨著電動(dòng)汽車在過(guò)去幾年的增長(zhǎng)趨勢(shì)，更長(zhǎng)的續(xù)駛里程是客戶的主要訴求之一。然而，這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了對(duì)快速直流充電的需求，以減少充電站的等待時(shí)間。800V電動(dòng)汽車是滿足這一需求的解決方案，從2021年開始進(jìn)入市場(chǎng)。
耀萊化合物半導(dǎo)體及新興材料技術(shù)與市場(chǎng)分析師邱波順評(píng)論道:“SiC被視為能夠提供良好的效率，1200V設(shè)備的供應(yīng)是可行的。隨著更多800V電動(dòng)汽車的到來(lái)，SiC預(yù)計(jì)將快速增長(zhǎng)。同時(shí)，充電基礎(chǔ)設(shè)施和光伏發(fā)電是支撐電動(dòng)汽車發(fā)展趨勢(shì)的兩個(gè)市場(chǎng)。需要更多的充電器來(lái)支持越來(lái)越多的點(diǎn)的汽車，可再生能源與電動(dòng)汽車有著相同的二氧化碳中性目標(biāo)。這些都是SiC獲得更多動(dòng)力的市場(chǎng)?！薄?/span>
面對(duì)這個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，SiC市場(chǎng)參與者正在努力在這個(gè)價(jià)值數(shù)百億美元的業(yè)務(wù)中創(chuàng)造更多的收入。
例如，意法半導(dǎo)體、Wolfspeed、安森美半導(dǎo)體和英飛凌科技等公司都宣布了他們的“十億美元收入”目標(biāo)。雖然每個(gè)參與者選擇了不同的道路，但他們之間商業(yè)模式的相似之處可以清晰地識(shí)別出來(lái)。
IDM-集成設(shè)備制造商-商業(yè)模式是領(lǐng)先制造商選擇的供應(yīng)設(shè)備，尤其是電源模塊的模式。這種商業(yè)模式代表了更高的美元價(jià)值，以增加收入。
STM意法半導(dǎo)體是領(lǐng)先的SiC公司，因?yàn)樗麄兊哪K已被用于特斯拉Model 3多年。他們的活動(dòng)不僅在設(shè)備層面。事實(shí)上，意法半導(dǎo)體在2021年展示了其內(nèi)部8英寸SiC芯片。
另一家領(lǐng)先的SiC公司onsemi在2021年收購(gòu)了SiC襯底供應(yīng)商GT Advanced Technologies，邁出了重要一步。如今，昂半正致力于擴(kuò)大其SiC芯片的生產(chǎn)能力。其目標(biāo)是支持其快速增長(zhǎng)的SiC業(yè)務(wù)。
談到世界領(lǐng)先的電力電子公司，英飛凌科技在2021年實(shí)現(xiàn)了驚人的126%的SiC器件業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，超過(guò)了57%的平均增長(zhǎng)率。英飛凌科技開發(fā)的800V現(xiàn)代Ioniq5的獲獎(jiǎng)設(shè)計(jì)憑借其在工業(yè)應(yīng)用方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使其進(jìn)入了快車道。
Wolfspeed還表明了將其活動(dòng)重點(diǎn)放在SiC業(yè)務(wù)上的決心。該公司幾年前決定進(jìn)行重大重組，出售其LED業(yè)務(wù)，并擴(kuò)大其功率器件業(yè)務(wù)。基于其在SiC芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，Wolfspeed現(xiàn)已獲得8英寸晶圓廠的資格。該公司正在向前邁進(jìn)，并提高其增長(zhǎng)率。
與此同時(shí)，羅姆在十年前收購(gòu)SiCrystal進(jìn)行垂直整合后，正在擴(kuò)大器件和汽車芯片產(chǎn)能。II-VI通過(guò)展示符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的1200V設(shè)備以及與通用電氣擴(kuò)大的合作伙伴關(guān)系，分享了他們的長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)。
在過(guò)去的幾年中，這些主要參與者重塑了SiC生態(tài)系統(tǒng)。據(jù)Yole介紹，兩個(gè)主要趨勢(shì)影響其供應(yīng)鏈：晶圓制造和模塊封裝的垂直整合，以在未來(lái)幾年創(chuàng)造更多的收入。在此背景下，汽車OEM等終端系統(tǒng)公司正在更快、更靈活地采用SiC，以管理市場(chǎng)上多個(gè)晶圓供應(yīng)商的供應(yīng)。
從技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，提出了SiC芯片的創(chuàng)新方法。截至2022年，SiC芯片仍占SiC器件成本的大部分。
System Plus Consulting的技術(shù)和成本分析師Amine Allouche在2021年SiC晶體管比較報(bào)告中指出：“SiC原片成本占1200V SiC MOSFET外延片成本的60%以上。雖然SiC芯片的產(chǎn)能一直在擴(kuò)大，但在質(zhì)量、良率和成本方面仍有很強(qiáng)的創(chuàng)新動(dòng)力?！?。
8英寸SiC晶圓被認(rèn)為是擴(kuò)大生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。目的顯然是為了提高產(chǎn)量，在下一輪競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。主要IDMs正在開發(fā)自己的8英寸SiC晶圓制造能力；截至 2022 年，一些晶圓供應(yīng)商已經(jīng)開始出貨樣品。在 Yole 的功率 SiC 預(yù)測(cè)中，6英寸仍將是未來(lái)五年的領(lǐng)先平臺(tái)。然而，2022 年開始首批 8 英寸，它將被市場(chǎng)參與者視為戰(zhàn)略資源。
另一種方法是優(yōu)化晶圓加工工藝，從而從一個(gè) SiC 晶錠中生產(chǎn)出更多晶圓。解決方案供應(yīng)商，例如 DISCO，開發(fā)了激光切割系統(tǒng)以提高產(chǎn)量。Infineon Technologies 正在驗(yàn)證他們的 Cold Split 技術(shù)。一些公司提出了“跳出框框”的想法，提出了非常不同的制造 SiC 晶圓的方法。Soitec 應(yīng)用他們的 SmartCut? 技術(shù)來(lái)生產(chǎn)具有較低缺陷率的薄層 SiC 晶圓和具有較低電阻率的處理晶圓。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 計(jì)劃在未來(lái)幾年擴(kuò)大其工程 SiC 晶圓。瑞典初創(chuàng)公司 KISAB 提供基于晶圓的方法來(lái)提供高質(zhì)量的 SiC 晶圓。這些創(chuàng)新可能會(huì)在未來(lái)幾年加速 SiC 的全球發(fā)展。
當(dāng)討論焦點(diǎn)集中在電動(dòng)汽車、投資和不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)上時(shí)，關(guān)注中國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)是非常重要的的。中國(guó)大規(guī)模的碳化硅投資基于三個(gè)主要?jiǎng)訖C(jī)：國(guó)家政策、強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求和國(guó)內(nèi)供應(yīng)的需要。
超過(guò)50家中國(guó)企業(yè)宣布以不同的層次和不同的戰(zhàn)略進(jìn)入碳化硅業(yè)務(wù)。一些晶圓供應(yīng)商正在增加大量熔爐，而一些玩家則從其他背景進(jìn)入。
中國(guó)市場(chǎng)仍然需要來(lái)自歐洲、北美和日本的主要碳化硅公司的設(shè)備。隨著電動(dòng)汽車的強(qiáng)勁需求，加上可再生能源和工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，中國(guó)企業(yè)從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看到了機(jī)遇，并相應(yīng)地調(diào)整了戰(zhàn)略。
未來(lái)五年，在主要由 EV 應(yīng)用拉動(dòng)的強(qiáng)勁市場(chǎng)中，SiC 有望達(dá)到數(shù)十億美元的規(guī)模，因此有望進(jìn)入越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)的演變和創(chuàng)新是最關(guān)鍵的觀察因素。IDM是SiC的主要商業(yè)模式。此外，主要的 SiC 廠商正在沿著供應(yīng)鏈向模塊級(jí)別移動(dòng)。戰(zhàn)略是創(chuàng)造價(jià)值。
與此同時(shí)，創(chuàng)新永無(wú)止境。因此，新進(jìn)入者正在采用新方法來(lái)提高規(guī)模、吞吐量、質(zhì)量或成本。
Yole 的分析師深信，SiC 是一個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。
汽車廠商將主導(dǎo)MCU芯片市場(chǎng)
據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)顯示，到 2022 年，一些依賴消費(fèi)者支出的MCU市場(chǎng)即使尚未受到影響，也會(huì)出現(xiàn)超額消費(fèi)的現(xiàn)象，這將在短期內(nèi)推動(dòng)定價(jià)的變化。然而，高可靠性和安全的MCU ASP預(yù)計(jì)將保持高位，需求受到的影響不會(huì)那么嚴(yán)重。持續(xù)的供應(yīng)鏈中斷不會(huì)讓價(jià)格整體大幅下跌。
在 2024 年及以后，仍然存在過(guò)度建設(shè)、壓低價(jià)格的風(fēng)險(xiǎn)，但這不太可能出現(xiàn)在MCU身上，因?yàn)樾戮A廠不會(huì)針對(duì)傳統(tǒng)的 MCU芯片制造技術(shù)，而是針對(duì)尖端的 MPU、GPU 和加速器。制造商更有可能將價(jià)格保持在高位，以收回他們對(duì)新產(chǎn)能的部分投資。這需要一家或多家制造商認(rèn)為他們可以通過(guò)削弱 ASP 下降的競(jìng)爭(zhēng)來(lái)增加他們的份額。
盡管如此，無(wú)論市場(chǎng)份額如何，MCU芯片平均售價(jià)的逐步下降都可能使大多數(shù)供應(yīng)商受益。材料短缺，無(wú)論是真實(shí)的還是虛假的，都可能阻止 2027 年之前平均售價(jià)的迅速下降。
汽車引領(lǐng) MCU芯片市場(chǎng)增長(zhǎng)
在過(guò)去十年中，汽車 OEM 采用了嘗試重新設(shè)計(jì)汽車主控制網(wǎng)絡(luò)的策略，以減少由日益負(fù)擔(dān)過(guò)重的控制器局域網(wǎng) (CAN) 連接的不同電子控制單元 (ECU) 的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)更加集中的和 CAN-FD（靈活數(shù)據(jù)速率）或以太網(wǎng)連接的域控制器 (DC)。更快的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心有助于開發(fā)更先進(jìn)的成像和傳感器平臺(tái)、更先進(jìn)的駕駛員輔助、改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全性以及顯著增強(qiáng)的駕駛員和乘客體驗(yàn)。最近，域控制器更傾向于區(qū)域控制，允許更多的分布式智能，而電子控制單元比經(jīng)典的離散 ECU 略少。
影響更大的是電氣化戰(zhàn)略。憑借一套完全不同的監(jiān)控單元，以及能量存儲(chǔ)、再生、充電和安全性，動(dòng)力總成對(duì) MCU 的要求越來(lái)越高。對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車尤其如此，它需要同時(shí)控制內(nèi)燃機(jī)和電力傳動(dòng)系統(tǒng)。
最終，電氣化可能會(huì)允許更統(tǒng)一的動(dòng)力總成控制，但就目前而言，它是一個(gè)增長(zhǎng)動(dòng)力。電氣化也是一個(gè)增長(zhǎng)動(dòng)力，在駕駛艙功能升級(jí)方面具有協(xié)同效應(yīng)，以突出電動(dòng)汽車。購(gòu)買電動(dòng)汽車的消費(fèi)者將期望整個(gè)車輛實(shí)現(xiàn)電氣化：電動(dòng)車窗、車門、座椅、數(shù)字顯示器和其他電子功能預(yù)計(jì)將在電動(dòng)汽車中增加，
為此Yole預(yù)測(cè)，到 2027 年，汽車MCU芯片產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)將達(dá)到約 270 億美元。其中，汽車將成為最大的細(xì)分市場(chǎng)，其在2022 年占微控制器收入的 32%，預(yù)計(jì)到2027 年，這個(gè)市占率將提升到 37%。而按照Yole統(tǒng)計(jì)，排名前 5 位的 MCU 供應(yīng)商是 NXP、Renesas、Infineon Technologies、STMicroelectronics 和 Microchip。
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汽車芯片
