碳化硅需求激增,玩家们花式保供

为了加快电动汽车的普及，玩家们一直在努力提高电动汽车效率和缩短充电时间。在此背景下，碳化硅材料逐渐成为汽车行业的焦点，大部分车企和零部件供应商都在积极保供。

碳化硅优势多多

用碳化硅制成的芯片被认为是新一代逆变器的核心。当用于电动汽车逆变器时，碳化硅芯片比硅芯片具有许多优点。

碳化硅芯片可以在更高的电压（800 V或更高）下更加稳定，从而允许更快地充电；使用的材料更少，可节省空间和重量；可以在更高的温度下工作，从而减少热管理需求；开关或转换损失减少70%，可能将续航里程增加5%至6%。

博格华纳首席执行官Frederic Lissalde曾表示，“与硅相比，碳化硅可以显著提高效率。”采埃孚电气化动力总成工程主管Otmar Scharrer告诉《欧洲汽车新闻》，“在碳化硅的帮助下，我们可以将系统优化5%，这对于电动汽车来说相当重要。”

图片来源：纬湃科技

明显的优势带来不小的市场潜力。标准普尔全球移动出行（S&P Global Mobility）的Claudio Vittori在接受采访时表示，“得益于这项技术的所有优势，市场对碳化硅设备的需求将在未来几年以惊人的速度上涨。根据标准普尔的数据，到2034年，基于碳化硅的逆变器将占据主导地位，其数量将以每年32%的速度增长。”

根据Yole Group的一份报告，到2027年，汽车碳化硅半导体的市场价值预计将超过40亿美元。标准普尔估计，碳化硅的市场份额将从2021年的20%增长到2030年的50%以上。

博世也认为碳化硅芯片市场在未来几年将呈爆炸式增长，年增长率将达到30%。纬湃科技首席执行官Andreas Wolf认为，“碳化硅功率半导体刚开始进入需求激增的阶段。”

Vittori表示，碳化硅将首先出现在配备800V电力系统的高档和豪华汽车上，然后逐步推广到配备较低电压系统的主流车型上。除了逆变器，碳化硅芯片还将用于车载充电器和DC/DC转换器。不过，Vittori也指出，“从供需角度来看，前景令人担忧”，因为这种材料的需求远远超过了供应。

供应商巨头纷纷加码

为应对即将到来的订单潮，全球汽车零部件供应商都在碳化硅相关领域积极投资。

在过去的一年里，多家零部件巨头开启了“花式”保供之路。去年11月，博格华纳宣布与碳化硅技术全球领导者Wolfspeed建立战略合作伙伴关系，并向Wolfspeed投资5亿美元，以获取相应的碳化硅器件产能通道。根据双方的协议，随着博格华纳需求的增加，博格华纳将有权每年购买高达6.5亿美元的器件。7月份，博格华纳与安森美还宣布扩大碳化硅方面的战略合作，协议总价值超10亿美元。

博格华纳并不是唯一一家投资Wolfspeed的主流供应商。今年2月，采埃孚集团宣布和Wolfspeed建立战略合作伙伴关系。双方不仅计划建立联合创新实验室，还打算在德国萨尔州建造一家全自动的、高度先进的200毫米碳化硅半导体工厂，将成为全球最大的碳化硅芯片生产商。

Wolfspeed和采埃孚共同打造的200毫米碳化硅半导体工厂效果图；图片来源：采埃孚

4月份，采埃孚还与意法半导体（STMicroelectronics）签署碳化硅器件长期供应协议。意法半导体将为采埃孚提供数千万件碳化硅器件，这些器件将集成到采埃孚计划于2025年投入批量生产的新型模块化逆变器架构中。

同样是在4月，博世集团同意收购美国加州芯片制造商TSI半导体（TSI Semiconductors）的关键资产，计划扩大其在美国的电动汽车用碳化硅芯片的生产规模。博世计划投资15亿美元改造TSI在加州罗斯维尔（Roseville）的芯片生产设施，以便在2026年前开始生产碳化硅芯片。

纬湃科技在5月和6月签署了两份碳化硅供应协议：5月，纬湃科技与安森美宣布了一项价值19亿美元（约17.5亿欧元）的碳化硅产品10年期供应协议；6月，纬湃科技宣布与罗姆达成价值超10亿美元（到2030年）的长期碳化硅供应合作伙伴关系。

7月底，麦格纳与安森美签署了碳化硅芯片的长期供应协议。麦格纳还将投资约4,000万美元用于安森美新罕布什尔州和捷克共和国的工厂采购新的碳化硅设备，以保证未来的供应。

需求的激增为碳化硅微芯片制造商的业务提供了巨大的推动力。今年第二季度，安森美的碳化硅业务首次实现盈利。该公司首席执行官Hassane El-Khoury表示，公司的年收入将首次达到10亿美元。

车企也在行动

车企也在积极布局碳化硅供应链。在过去的一年中，多家车企宣布与碳化硅芯片供应商签订供应协议：

Stellantis和英飞凌签署了一份谅解备忘录，后者将为Stellantis的供应商保留碳化硅产能，这笔交易价值超过10亿欧元；捷豹路虎将与Wolfspeed合作，为下一代电动汽车引入碳化硅半导体；梅赛德斯-奔驰和Wolfspeed宣布，未来的梅赛德斯-奔驰电动汽车将使用Wolfspeed的碳化硅芯片；大众汽车集团与安森美签署战略协议，后者将为大众下一代电动汽车平台提供用于逆变器的碳化硅模块和半导体；宝马集团与安森美签署长期供货协议，将安森美的EliteSiC技术用于其400 V直流母线电动动力传动系统。此外，丰田汽车旗下供应商电装正在为包括新款雷克萨斯RZ在内的集团电动汽车生产芯片。

事实上，特斯拉是在汽车中使用碳化硅芯片的先驱，从2018年的Model 3就开始采用此种材料。不过，在今年3月的特斯拉投资者大会上，特斯拉表示，其下一代平台将减少75%的碳化硅用量。特斯拉动力总成工程主管Colin Campbell指出，“碳化硅是一种了不起的半导体，但也很昂贵，而且很难规模化。因此，减少使用对我们来说是一个巨大的进步。”但是，特斯拉并没有解释如何降低使用量。

碳化硅芯片的成本高达硅的5倍，而且难以保证足够的、高质量的晶圆供应，因此有些公司开始重新考虑如何使用这种材料。

法国半导体公司Soitec正在开发一种名为SmartSIC的方法，可以从单个碳化硅晶圆中获得10到15倍的芯片材料。Soitec负责汽车和工业的副总裁Emmanuel Sabonnadiere表示，SmartSIC工艺可带来更高效的芯片和电动汽车逆变器，车企可以缩小逆变器的尺寸，并减少热管理需求。

Soitec与意法半导体合作，对其系统进行认证，并与汽车制造商和一级供应商就商业化部署进行谈判。Sabonnadiere透露，车企对此很感兴趣。其中之一就是大众集团。该公司正寻求垂直整合其电动汽车价值链，包括设计自己的逆变器，用于未来基于PPE架构的电动汽车。

奥迪战略半导体经理Berthold Hellenthal表示，虽然碳化硅芯片可能比硅芯片更贵，但可以让车辆在其他方面节省成本。“碳化硅可以让汽车变得更便宜，因为可以用同样尺寸的电池得到更长的续航，也可以用更少的电池得到同等的续航。”

采埃孚研发部门主管Dirk Walliser表示，随着规模扩大以及企业在碳化硅方面的专业知识越来越丰富，价格将会下降。“硅作为规模化量产产品的优势已经消失了。随着电动车型的增加，碳化硅的产量也将增加，到时规模可以回报投资。”