2023年7月5日-7日,由中國汽車工業協會主辦的第13屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。本屆論壇以“新時代 新使命 新動能——助力建設現代化產業體系”為主題,設置“1場閉門峰會+1個大會論壇+16個主題論壇+N場發布”共18場會議及若干發布、展示、推廣等活動,旨在凝聚各方力量,形成發展共識,為建設現代化產業體系貢獻汽車行業的智慧和力量。其中,在7月6日下午舉辦的“主題論壇三:芯路歷程、協同并進”上,株洲中車時代半導體有限公司副總經理顏驥發表精彩演講。以下內容為現場演講實錄:
尊敬的李邵華秘書長、各位專家、領導:
下午好!
很榮幸能參加此次汽車論壇,我也代表中車半導體跟大家分享一下我們在功率,就是汽車功率芯片產業鏈這一塊的行動和思考。
我的報告名字是《加速汽車芯片國產化建設,確保新能源汽車產業鏈安全》分三部分:
一、現狀。
二、面臨的挑戰。
三、中車半導體在產業鏈發展做的事情。
中車半導體應用覆蓋源網荷儲整個全能源產業鏈,不單是我們今天的主題新能源汽車,還包含我們汽車前端發電,新能源發電輸變電以及儲能這塊各個領域,特別是大功率半導體器件這一塊。
汽車電動化進程中,功率半導體用量和價值剛才張部長也有數據顯示,價值增長最為顯著的,因為傳統汽車的碳排放量是占到總碳排放量的18%,新能源汽車這一塊的話是汽車發展的趨勢,也是中國七大戰略新興產業之一,預計2025年,新能源汽車市場增量將超過1200萬輛。
IGBT其實是新能源汽車裝置核心器件,特別是電驅這一塊,技術門檻是比較高的,新能源汽車從這個圖可以看到,這個數據新能源汽車在130KW以上的電驅應用是逐步會成為主流,那么大功率的這一塊器件需求是比較旺盛的,特別這幾年的發展,到2027年新能源汽車的滲透率將會超過50%。
IGBT和碳化硅目前就是新能源汽車最主要應用的大功率器件,從幾個功率分布可以看到,在20KW以下的話主要是硅的MOS,在100KW這一塊就是大部分是IGBT,到120KW甚至更高的這一塊,除了IGBT以外碳化硅這一塊MOS的應用就逐步擴大。
另外現在汽車芯片的功率芯片行業面臨著很多的挑戰,首先是新能源汽車的應用工況還是比較復雜的,那么說相對對功率半導體的技術就提出較高的應用要求。比如說在功率器件這一塊,越來越高的結溫從原來150、175,碳化硅會有更高的結溫、高的電壓,因為這個平臺原來400V、800V這一塊,然后高功率的密度、更高可靠性,低成本這一塊,相應關鍵技術不單是芯片技術和封裝技術以及測試裝備這一塊技術就提出了很高的挑戰。
我國半導體原材料這一塊,是近年取得了較大進步,但是總體來說相對國際先進水平的話,我們是仍有差距的,目前大部分原材料還是集中在日本、歐洲、美國等西方國家。特別是下面列舉關鍵的原材料,像高阻的硅單晶、高性能的光刻膠以及高純的靶材等,那么零部件這一塊就是封裝這一塊,鋁碳化硅的基板、氮化鋁的襯板還有氮化硅的襯板,硅凝膠、焊片等等這是列舉其中的一些材料。
半導體除了剛剛講的原材料這一塊,設備也是對我們的影響很大,剛才也有專家展示了國外的一些政策,其實對半導體設備的限制,現在是越來越嚴了,我們做功率半導體沒有到28納米以下,但是實際上很多設備包括像光刻機、離子注入、封裝方面鍵合機、測試設備這一塊還是有比較大的影響。而且這一塊的話,有一些手續現在是越來越麻煩,過程中。
我介紹一下中車半導體這一塊在汽車就是芯片產業鏈的一個協同發展情況,中車半導體我們從只做大功率半導體器件,而且從芯片到封裝,從設計到生產這個是IDM這一塊企業,應該明年我們就滿60年了,做汽車這一塊應該是2017年,我們進入汽車領域,當然前面的話是2008年是并購了英國Dynex公司,在這里獲取了最原始的IGBT芯片技術。
前面可能是在高壓部分是比較多一點,軌道交通以及電網,2017年進入汽車這一塊領域以后,應該就是快速在發展,包括我們第二條產線建設完全基于汽車產品,去年年底這一塊又投資111個億,在株洲和宜興兩地全面擴展中低壓的功率半導體芯片產業,兩個基地。
現在有三個國家級創新平臺,一個歐洲的,還有一個湖南省的,這個分工各有不同,包括國內外研究機構和大學進行戰略合作。
另外就是產品這一塊開發,主要還是構建底層的能力、平臺能力、分層分級、持續創新,一個是本身最基礎這一塊技術,這是現在我們目前重頭,因為往后做芯片這一塊是以創新為主,以前都是說我們看著老外去瞄準,但是現在更多是要實現突破,雖然不能講這是彎道超車,但是肯定要往齊頭并進發展。
所以說基礎的一些技術的話是尤為重要,然后另外就是說可能會打包成為一些貨架技術,這一塊是形成技術核心技術開發能力。
另外就是平臺,因為功率半導體是比較嚴重依托芯片包括封裝平臺,延伸這些技術,所以說定制化、簡短化包括異步開發平臺是基礎,而且這里面剛剛講固定資產的投入是比較大的,另外面向市場的一個應用解決方案,那這一塊包括IGBT產品開發和敏捷變形產品開發。
另外就是現在目前中車半導體IGBT芯片技術達到了國際先進水平,那么說近年第八代R/STMOS會實現國際領先,這張圖上也可以看到,2017年當時推的是溝槽的,后面就是超精細的溝槽,對標是英飛凌和富士這塊主流產品。
封裝除了傳統的單面焊接,還有現在的雙面焊接以及壓接式模式的封裝技術,后續前沿其實這幾種技術都是需要突破的,包括大尺寸的薄片銅工藝、超結IGBT包括碳化硅和GAN。
目前這塊產品的話,我們已經推出了M、L和S系列產品,已經覆蓋30千瓦到360千瓦的功率等級,特別現在目前S系列的模塊,是標準的封裝結構,應該是匹配目前的主流市場的需求。L的模塊就是平面轉模應該是雙面的,應該是比較適用于后面大功率段的,而且可以兼容碳化硅和硅的IGBT。
這就是L系列的左圖,L系列的這一塊,碳化硅是面向未來新能源汽車發展需求,我們在株洲這塊基地,重點后面就是碳化硅的芯片建設。
這是市場的情況,因為去年的話我們大概在整個乘用車領域是前15品牌進入了11家,國內市占率大概12.4%,那么說已經累計交付了180萬只模塊,光車應該超過120萬臺,我們這一塊其中大部分70%以上是100KW以上的車型。今年上半年市占率是達到了13%,在國內排名前進了一步。
我們因為剛剛提到我們是做IDM這一塊,作為從中游這一塊是芯片、模塊可以有效帶動上游的原材料和設備廠商的發展,而且我們也新建了現代化也是愿意跟大家一起共同協同資源,通過技術創新來促進上下游的應用推廣,也希望這一塊有更多的機會支持國產化的芯片。
中車現在目前已經形成了基礎材料、功率芯片、傳感芯片、汽車三電系統以及新能源整車的完整布局,那么說這一塊我們也希望能夠推動產業鏈上下游的協同發展,快速提升國產化的比率。
另外就是協同行業資源這一塊,2014年我們也是牽頭成立了功率半導體這一塊的聯盟,特別是覆蓋了半導體的專用材料、設備、芯片、器件模塊、裝置以及系統應用應該全產業鏈單位,然后在2018年時候成立了湖南省功率半導體創新中心,工信部類似于“公司+聯盟”方式運營模式,就是材料、工藝、應用等功率半導體全產業鏈。
最后的話也是呼吁,加強汽車功率半導體產業鏈建設,為打好汽車芯片為代表的“產業基礎高級化、產業鏈現代化攻堅戰”,以行業協會、學會做樞紐,協同汽車行業上下游企業重點發展產業鏈前端比較薄弱環節,打造完整的產業鏈,培育產業生態發展以支撐自主技術的創新迭代,構建協同發展的汽車功率半導體產業鏈生態圈。
謝謝大家!
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)
來源:蓋世汽車
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