【导读】领先于智能电源和智能感知技术的安森美(onsemi)宣布与德国大众汽车集团 (VW)签署战略协议，为大众汽车集团的下一代平台系列提供模块和半导体器件，以实现完整的电动汽车 (EV) 主驱逆变器解决方案。安森美所提供的半导体将作为整体系统优化的一部分，形成能够支持大众车型前轴和后轴主驱逆变器的解决方案。
安森美将首先交付其 EliteSiC 1200 V 主驱逆变器电源模块，作为协议的一部分。EliteSiC 电源模块具备引脚兼容特性，可轻松地将解决方案扩展到不同的功率级别和多种电机。在过去的一年多里，两家公司的团队携手合作优化下一代平台的电源模块，开发和评估预生产样品。
在汽车电动化的驱动下，电力电子器件可谓是量价齐升。而电力电子器件的发展经历了以晶闸管为核心的第一阶段、以MOSFET和IGBT为代表的第二阶段，现在正在进入以宽禁带半导体器件为核心的新发展阶段。
汽车所引爆的SiC需求正在急剧增长，根据投资银行Canaccord Genuity预计，碳化硅晶圆产能将从2021年的12.5万片6英寸晶圆增加到2030年的超过400万片6英寸当量晶圆，来满足电动汽车市场的需求。800V SiC已经从2021年开始就逐渐在市场渗透。SiC功率元件作为各家电动汽车性能致胜的一大依赖技术，整车厂们无不在争相绑定未来几年的SiC供应。纵观整个SiC芯片市场，主要的碳化硅芯片制造商包括英飞凌、安森美、罗姆、意法半导体（STM）和Wolfspeed，无疑，这些SiC芯片供应商正成为车企争相绑定的“宠儿”。
01 EV的优势
新一代电力电子器件也同时在推动MOSFET和IGBT的发展，这也带动SiC和GaN等宽禁带半导体的日益普及。电动汽车则成为了SiC的核心应用场景。
EV是Electric Vehicle的缩写，也称为“电动汽车”。最初是电力驱动的交通工具的总称，但一般情况下仅指汽车。
EV主要有四大元素：将家用交流电源（AC）转换为直流电源（DC）的车载充电器，存储充电电量用的电池，控制来自电池的电力并将其输送至电机的逆变器，将接收到的电力转换为动力的电机。
传统的汽车大多数配备发动机，利用燃烧燃料产生的能量来行驶。而EV则使用电力和电机来代替发动机。
EV的优势：
1、燃料成本低
EV使用电力代替汽油。在夜间充电电费更便宜，因此利用夜间充电可以使电费低于燃油费。
2、环保
在汽车中，EV被归类为对地球环境友好的“新一代环保汽车”之一。由于它不排放任何含有二氧化碳和大气污染物质的废气，因而有助于防止全球变暖。
02 SiC功率元器件是EV的关键
EV的销量与日俱增，但要想在未来更加普及，需要解决如何有效使用电力的问题，就是用Si（硅）和C（碳）化合后的SiC（碳化硅）制造而成的“SiC功率元器件”。
SiC功率元器件是非常适合“有效转换功率”的电子产品，可用于EV的车载充电器和电池逆变器中。SiC器件要比Si器件有着更低的导通损耗、更高的工作频率和更高的工作电压等等。
考虑到未来电动车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量，在车用半导体中，SiC将会是未来趋势，SiC 器件在 EV/HEV 上的应用主要包括电机驱动系统逆变器、电源转换系统（车载DC/DC）、电动汽车车载充电系统（OBC）及非车载充电桩等方面。
电驱动系统作为新能源汽车的“心脏”，直接影响到整车的能源效率、续航里程等。对新能源汽车整车使用性能具有较大影响。
在当前集成化趋势下，电机+减速器+逆变器集成的“三合一”电驱动模块将成为市场主流。电驱动集成系统将加速SiC器件在电动汽车中的量产落地。
尽管碳化硅器件成本较高，但它推进了电池成本的下降和续航里程的提升，降低了单车成本，无疑是新能源汽车最佳选择。其中，SiC SBD、SiC MOSFET 器件主要应用于OBC 与DC/DC，SiC MOSFET主要用于电驱动。
03 Wolfspeed的SiC汽车朋友圈：
奔驰、路虎、Lucid Motors、通用、大众
曾几何时，“Wolfspeed”只是Cree中最小的一部分业务，Cree的主要业务为LED和照明，2017财年Cree的在SiC领域的收入仅为 2.2亿美元，而照明的收入约为7亿美元，LED 5.5 亿。此后的5年，由于汽车、光伏等对SiC这一技术的需求发展和对SiC的专注，Wolfspeed已经从曾经的丑小鸭摇身一变为美丽的白天鹅。
Wolfspeed是第一家在2011年发布具有商业资格的SiC MOSFET的公司。目前Wolfspeed 在SiC这个利基市场占据主导地位，市场份额为60%。Wolfspeed还拥有世界上最大的碳化硅制造工厂——位于纽约马西的莫霍克谷工厂，该工厂于 2022年4月开业。强大的SiC能力和地位使得Wolfspeed收获了一众车厂的青睐。
2023年1月4日，Wolfspeed宣布将为未来的梅赛德斯-奔驰电动汽车 (EV) 平台提供碳化硅器件，从而提高动力系统的效率。Wolfspeed 的半导体将被整合到梅赛德斯-奔驰多款车型的下一代动力总成系统中。
2022年10月31日，捷豹路虎和Wolfspeed宣布建立战略合作伙伴关系，为下一代电动汽车提供碳化硅半导体用于车辆的逆变器，管理从电池到电动机的电力传输。首批采用这种先进技术的路虎揽胜汽车将于 2024 年上市，而全新的全电动捷豹品牌将于次年上市。
2022年4月25日，美国豪华电动车初创车厂Lucid Motors与Wolfspeed签订了多年协议，由Wolfspeed生产和供应碳化硅器件。Lucid Air的逆变器采用Wolfspeed的XM3碳化硅电源模块。XM3电源模块具有低开关损耗、最小电阻和高功率密度，有助于提高 Lucid 163 磅、670 马力（74 千克 500 千瓦）电动机的效率和功率密度。
Wolfspeed的汽车级1200V碳化硅XM3半桥电源模块（图源：Wolfspeed）
2021年10月4日，通用汽车和Wolfspeed宣布了一项战略供应商协议，Wolfspeed将为通用汽车未来的电动汽车项目开发和提供碳化硅功率器件解决方案。碳化硅将专门用于通用汽车下一代电动汽车Ultium Drive单元中包含的集成电力电子设备。
2019年5月14日，彼时还叫Cree的Wolfspeed就被选为大众汽车集团“未来汽车供应轨道”计划 (FAST) 的独家碳化硅合作伙伴。大众汽车集团和Cree将与一级供应商和功率模块供应商合作，为大众汽车集团未来的车辆设计基于碳化硅的解决方案。
04 ST的汽车朋友圈：特斯拉、雷诺、现代
众所周知，特斯拉是引爆SiC市场的第一人，彼时特斯拉就是从ST采购的SiC功率芯片。不过据多个机构的猜测，特斯拉好像有其他潜在客户。近几年，随着ST的不断发展壮大，尤其是收购了SiC衬底供应商Norstel以来，ST正在揽货更多整车厂的长约。
2022年10月5日，意法半导体宣布将在意大利建立综合碳化硅基板制造工厂，SiC衬底制造设施与现有的SiC器件制造设施一起建在意法半导体位于意大利卡塔尼亚的工厂，将成为欧洲第一家量产150mm SiC外延衬底的工厂，将生产流程中的所有步骤整合在一起。ST希望到2024年实现40%的内部衬底采购，而此SiC的垂直整合策略将是很大的一个助推剂。
而且ST正在扩增SiC产能，2022年ST资本支出金额为35.2亿美元，今年预估年增13.6%至40亿美元，主要用于提升其 300 毫米晶圆制造和碳化硅制造能力。
2022年12月14日，意法半导体发布了可提高电动汽车性能和续航里程的大功率模块。意法半导体的新碳化硅功率模块已用在现代汽车公司的 E-GMP电动汽车平台，以及共享该平台的起亚 EV6 等多款车型。
2021年6月25日，雷诺集团和意法半导体宣布在电力电子领域达成战略合作，两家公司将根据对雷诺集团对碳化硅 (SiC) 器件、氮化镓 (GaN) 晶体管以及相关封装和模块的技术需求的了解，合作开发高效、尺寸合适的模块化组件。ST将确保在2026-2030年满足雷诺的宽禁带（第三代半导体）器件产量需求。
05 英飞凌：Stellantis、上汽
英飞凌目前正在积极扩大其SiC制造能力，到2027年，英飞凌的SiC制造能力即将增长十倍，其目标是在本十年末达到30%的市场份额。
2022年11月14日，英飞凌与全球汽车制造商Stellantis签署了一份不具约束力的谅解备忘录，英飞凌将在下半年保留制造能力并向Stellantis的Tier 1供应 CoolSiC™裸片芯片。潜在采购量和产能储备的价值远远超过 10 亿欧元。
2018年3月，上汽和英飞凌成立合资企业上汽英飞凌汽车功率半导体（上海）有限公司。此后也有外媒报道，上汽正在探索如何确保其碳化硅芯片供应途径，包括与零组件制造商组建合资企业。
06 罗姆：本田、Lucid、马自达
罗姆在SiC领域的研究很早，2010年罗姆是全球率先量产SiC MOSFET、2012年率先推出全SiC功率模块、2015年沟槽型 SiC MOSFET（第三代）的供应商。2020 年，ROHM 完成了其最新（第4代）SiC MOSFET 的开发。
2022年12月14日，罗姆宣布将联手日立Astemo，为本田等车企供应SiC MOSFET。日立 Astemo的逆变器计划从2025年开始供应新能源汽车市场，而首批产品大概率是供应本田汽车。
2022年11月12日，ROHM、马自达和Imasen签署联合协议，开发使用 ROHM SiC 功率模块的 e-Axle 逆变器。通过此次合作，ROHM 将通过从成品车逆向研究功率半导体所需的性能和最佳驱动方法，开发出更具竞争力的 SiC MOSFET 和模块。
2022年3月8日，先进豪华电动汽车公司Lucid选择了ROHM的SiC MOSFET。其第一款汽车 Lucid Air 采用了ROHM的SCT3040K和SCT3080K，帮助Lucid 缩小了设计尺寸并降低了功率损耗，从而实现了高充电效率。
07 安森美：特斯拉、蔚来、现代、奔驰和大众
安森美拥有19个晶圆制造和封装制造基地，收购了SiC衬底供应商GTAT之后更是底气很足，安森美迅速成长为全球少有的具备垂直整合的SiC供应链的厂商，包括批量SiC晶锭生长、衬底、外延、器件制造、一流的集成模块和分立封装解决方案。安森美也在全球范围内提高碳化硅产量的投资。包括特斯拉、蔚来、现代、奔驰和大众等都是安森美的客户。
2023年1月26日，安森美宣布与德国大众汽车公司(VW)签署战略协议，提供模块和半导体。一年多来，两家公司的团队一直在合作优化下一代平台的电源模块，并正在开发和评估预生产样品。据悉，安森美将首先交付其 EliteSiC 1200 V 牵引逆变器电源模块。
2023年1月5日，安森美宣布其EliteSiC系列碳化硅功率模块已被起亚（Kia Corporation）选中用于EV6 GT车型，在该电动汽车的主驱逆变器中，EliteSiC功率模块实现了从电池的直流800V到后轴交流驱动的高效电源转换。安森美表示会继续与现代起亚汽车集团合作，将EliteSiC技术用于其即将推出的基于电动化全球模块型平台（E-GMP）的高性能电动汽车。
2022年11月16日，安森美宣布梅赛德斯-奔驰在其主驱逆变器中采用安森美的SiC技术，这是两家公司战略合作的一部分。安森美的VE-Trac SiC模块提高了梅赛德斯-奔驰纯电动汽车VISION EQXX主驱逆变器的能效并减轻了其重量，使电动汽车的续航里程增加10%。
2022年5月12日，安森美宣布蔚来为其下一代电动车(EV)选用了安森美的最新VE-TracTM Direct SiC功率模块。VE-Trac Direct SiC是个集成的单面直接水冷 (SSDC)功率模块，采用6组配置，导通电阻低至1.7 mΩ。该平台采用了安森美的第二代SiC MOSFET技术，使性能、能效和质量都达到新的水平。
08 日本电装与丰田联系密切
2003年日本电装（DENSO）将一直从事车载半导体研究的部门拆分，成立了全面开发功率半导体的团队，持续针对SiC材料的坚韧性和易用性进行培育。日本电装也一直在开发从晶圆到功率模块的全方位技术，电装的SiC技术称为“REVOSIC”。
整车方面，丰田跟电装的合作密切。丰田中央研发实验室和电装公司从1980年开始合作开发SiC半导体材料。2020年4月，电装和丰田合资成立“MIRISE Technologies”。据日本电装介绍，丰田的4款车型LEXUS RZ、bZ4X、MIRAI及Prius均采用了他们的SiC产品。
09 三安光电收获神秘厂商长约
除了上述这些SiC芯片大厂之外，国内的SiC企业也开始渐露头角。2022年11月18日，三安光电发布公告称，获得了一家从事新能源汽车车企38亿的合同，并承诺自2024年至2027年确保向湖南三安每年采购碳化硅芯片。
在此之前，2022年3月25日，理想汽车（车和家）与三安光电投资成立半导体公司——苏州斯科半导体，注册资本3亿元。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。
相信随着国内车企的快速发展、大力支持和勇敢试错的情况下，国内SiC芯片供应厂商也将占有一席之地。
结语
汽车市场目前是SiC芯片最大的应用领域，SiC凭借优良特性成为各大车厂追捧的香饽饽，为了确保可靠供应，一家整车厂签订多家SiC芯片制造商是行业普遍现象，预计未来会有很多车企将与SiC供应商进行强绑定的合作。而站在SiC芯片供应商的角度来看，在这个竞争越来越激烈的市场，虽然SiC的产能一直在扩大，但是SiC在质量、产量和成本上还有很大的提升空间，谁能拿出更优良的SiC产品，谁就能掌握车企的大单。SiC芯片制造商对待碳化硅就像对待下一个淘金热。
来源：贤集网
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