2022年11月8日-10日,由中國汽車工業協會主辦的第12屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。作為黨的“二十大”召開后的汽車行業首場盛會,本屆論壇以“聚力行穩 蓄勢新程”為主題,共設置“1場閉門峰會+1個大會論壇+16個主題論壇”,以汽車產業的高質量發展為主線,與行業精英一起貫徹新精神,研判新形勢,共商新舉措。其中,在11月9日下午舉辦的“主題論壇3:汽車、芯片融合發展”上,株洲中車時代電氣汽車事業部副總經理周曉暉發表精彩演講。以下內容為現場演講實錄:
本來是我們汽車事業部總經理何亞屏先生演講,但由于株洲疫情影響無法出行,而我剛好在外地出差,所以代替他來演講。
株洲中車時代電氣汽車事業部是做電驅動產品的自主品牌,我們的創新之路和芯片聯系在一起就是“從芯出發”這個概念。接下來我想給各位分享一下中車電驅現在做出的一些起步性成績。株洲中車時代電氣電驅產品已經給國內16家以上的整車客戶和25種以上的車型配套,截至2022年8月,已累計交付電驅產品超30萬臺套。尤其是2022年因為新能源汽車全行業的爆發,消費者對新能源汽車的認知有了本質性的變化,所以今年一年中車電驅產品供貨量將達到25萬臺套左右。因此,中車電驅在2022年上半年電驅系統全行業排名上升至第6,截至2022年9月電驅系統全行業排名已穩居第6,排在前面的是弗迪動力、特斯拉、日電產、蔚來電驅及聯合汽車電子,中車電驅目前在全行業算是第二梯隊,正在向行業頭部趕超。而在電驅系統獨立自主供應商中我們排在第一位,做到這個程度我們花了5年的時間。
我們認為行業現在已經進入以驅動為主的發展新階段,芯片市場的需求打開了。中車電驅動業務是從上游芯片、功率電子模塊開始,一直到電驅動系統,是電驅行業的全能型選手,而我們說的芯片市場特指功率電子模塊,也就是IGBT模塊。
車型分布現在聚焦主力為A級車、B級車,該區間的需求較大。最重要的是自主品牌主機廠強勢崛起,這對于我們新能源零部件供應商:電驅企業和上游功率電子芯片,有巨大的拉動效果。從芯片技術路線來看,我們判斷SiC與IGBT會出現長期共存、各有自己生存空間的結果,且隨著現在裝機量的提升,這個趨勢比較明顯。到“十四五”中期之后我們的認知基本明晰,硅基IGBT技術已經成熟,技術發展已經進入平臺期,IGBT平臺能發掘出來的能力已到達技術極限。
IGBT從80年代提出,最開始的應用領域并不是新能源汽車,當時IGBT主要在輸變電領域、鐵路領域、工程領域有大規模的應用。90年代IGBT才開始在新能源汽車上得到應用,車規級的IGBT,特別是對中國市場來說也剛剛成為規模。而SiC功率器件我們認為已進入市場導入期,目前主要在高端和細分市場上有應用。我們中車汽車電驅動系統產品供貨中,本地功率半導體器件使用比例已達到66%,這在兩三年前是完全想不到的事情。
我們對于芯片行業未來幾年的判斷有兩點:
1.技術路線趨勢:IGBT是核心細分市場最優的選擇,而SiC在特定細分市場成為優選技術路線。
2.產業格局趨勢:中車時代電氣在國內的新能源功率半導體市場已經有一席之地,我們爭取在全球新能源以及其他的功率半導體市場扮演核心的角色。
昨天苗圩主任在閉門會上對于國內功率電子企業也提出了期許,說實話我們覺得領導的認知真的深刻。我們中車時代電氣的目標也是希望能夠在“十四五”或者是“十五五”期間在功率電子行業能在全球市場中扮演重要角色。總體來說,我們認為根據市場需求引領汽車產業鏈的融合,或者汽車產業和汽車半導體行業的融合,就是電驅動的創新之路。
目前我們認為行業難題有四個:
難題一:先進系統技術工程化
電驅系統供應商處于上游的器件商和下游主機廠之間,主要做大系統集成產品,這是承上啟下的集成。這個產業剛剛開始,如何把先進的系統技術實現工程化是我們面臨的問題,比如EMC、NVH等。
難題二:關鍵核心器件國產化(本土化)
昨天竺延風董事長在閉門會上提到80年代中國干國產化的事情,最終覺得實現國產化最重要的在于市場化。我們面臨的芯片難題還是要用市場辦法解決,用本土化方案解決行業產業鏈問題。
難題三:部分工藝技術瓶頸突破
功率電子作為定制化半導體,工藝技術在整個產品開發難度中至少占60%。我們了解到,在功率電子的某些細分市場上,比如3500V以下,低壓在750伏左右還有差距,特別是第三代的寬禁帶半導體上與國外的差距比較大,國內的工藝技術仍有較大的提升空間。
難題四:關鍵基礎材料產業化
對于功率半導體行業像晶圓、輔材這些上游材料,以及對于電驅動行業來說也包括磁體、硅鋼等上游原材料急需實現本土產業化。
電驅動領域體現了汽車行業和半導體行業的深度融合發展,這也是跟論壇的主題核心整合契合。
對于電驅動供應商來說,做的是組件、部件、系統,相應的組件有功率器件、控制板、驅動板、定轉子總成,部件有單電機、單電控、雙電控,再跟傳動裝置組成電驅動系統。電驅動的核心就是關鍵元器件、功率芯片,可以說,沒有半導體產業的發展就沒有現在電驅動系統的概念。
產業融合有助于產業需求的交互傳遞,促進跨產業、跨行業協同發展。對于電驅動系統供應商來說我們是承上啟下的角色,一個系統集成商的角色。整車企業對于他的細分市場、客戶需求會總結出工程需求,從動力系統來說,比如動態性能、續航里程、低成本等;轉化為電驅系統要求,比如高密度、高效率、高安全、低成本等;轉化為對功率半導體的要求,比如高性能、高壓化、高可靠性、功能安全等;還有供應鏈安全,比如說要求一些晶圓襯底本地化等。
中車在電驅動系統實現了平臺化的解決方案,也就是說從功率半導體技術,傳感器技術(中車在寧波有傳感器公司),集成電控再到電機技術集成,再跟減速器合作企業集成,可以說在國內實現了對于電驅動系統全產業鏈平臺化的解決方案,這是我們比較引以為傲的行業優勢。
基于中車功率電子的動力系統解決方案,我們可以說在多個技術維度、多個技術特性和技術要求上,我們有自己的相應優勢領域,包括從整車的直接需求到電機、電控原理,半導體的結溫估算、自主化器件,這是上下游融合的電子器件的要求。
再談一下中車電驅的自主化器件。目前我們的功率半導體完全自主可控,今年我們能做到供貨66%的產品占比是用自主的IGBT,我們可以做到具備全生命周期可靠性保障能力,多技術結合降低失效風險。
在IGBT這一塊中車現在已經有兩條8英寸的IGBT產業化基地。從產業化角度講,在“十四五”期間我們還要增加產能,在“十四五”末期“十五五”初期達到500萬塊模塊的規模,能夠落地某個跨國客戶的供貨項目,同時兼顧為消費品客戶提供高性價比的器件,成為有國際影響力的功率電子半導體供應商。
我們現在IGBT的發展代次已經達到第7代,即超精細溝槽技術,已經給行業客戶供貨。今年主流的IGBT產品供貨仍是第六代的精細溝槽技術,七代的精細溝槽技術大概明年批量供貨之后基本上就可以達到國際水平。8代的逆導技術實現以后,全球硅基半導體IGBT器件上就達到了技術平臺期。預計在“十五五”初期,在IGBT技術路線上,功率電子應用繼續提升的余地基本沒有了。在硅基IGBT不僅是我們一家,國內的功率半導體發展水平跟國際上相差不到一代,技術水平差距在兩年以內。相應的我們在超薄片晶圓加工能力、特色金屬工藝、少子壽命控制技術、激光退火等工藝技術,在我們所在的功率電子的需求細分市場上,工藝技術已經相對成熟。
在使用封裝上,我們掌握了單面焊接、雙面焊接與壓接式封裝技術,前兩個主要用于汽車行業,特別像雙面焊接技術平臺,主要用于雙電機控制器的場合應用,比如混動、雙面水冷。在高功率的純電動平臺上,我們正追逐并逐漸趕超國際前沿水平。單面焊接技術平臺已經完全成熟,壓接式封裝主要是在軌交和輸變電領域使用。
在汽車級IGBT模塊上,無論是架構、結構和應用場景,已經完全可以覆蓋全世界功率電子企業能夠達到的汽車級應用場景,相應的全橋模塊、半橋模塊、雙面水冷、單面水冷、高壓、低壓模塊現在都形成系列化產品。
關于SiC,我們現在已經有了6英寸碳化硅關鍵產業化基地,但是這一塊我們并不是專門為汽車行業做的,而是用于軌交輸變電領域,這是我們目前主要的商業化領域。這一塊的器件水平跟國際上還是有差距的,這也是國內目前SiC的普遍水平,跟國際先進技術差兩代左右。我們現在基本是在做精細平面柵,但是國際上產品化已經做到了三代的緊湊溝槽柵。國際上更領先的企業SiC已經做到了第四代,SiC特別是在車規的應用上國內外還是有比較大的差距。
對于汽車級的SiC模塊,全世界整個行業都在突破過程中,現在真正應用于SiC半導體特性更高可靠性的封裝技術,全世界都還處于摸索階段。SiC的結溫能達到200多度,現在我們使用了全行業普遍用的封裝技術其實是硅基IGBT的封裝技術,這里國內有些友商可能會實現彎道超車。但是我們對兩個技術路線(SiC和IGBT)認知還是那個判斷,對于已經到了規模化生產的一級供應商來說,還是以硅基IGBT為核心,SiC是一個細分領域的高端應用。在“十四五”末期,硅基已經達到相對成熟的水平,行業需求已經達到深度定制化模塊的階段,在這方面我們自己認知重心放在硅基和高度定制化模塊的發展上,而汽車級的全SiC模塊,它更多是一個小眾化產品。
中車電驅在國內的各種行業認證已基本做全。基于IGBT典型的電驅產品,中車電驅今年真正量產的產品將達20多萬套,明年量產訂單已經達到了60萬套,基本上都是硅基IGBT,只有少部分SiC細分的產品,比如220kW以上的單電機驅動系統。
我們在這個行業的發展,做到這個程度很大程度上得益于株洲中車時代電氣在中車集團領導下在電驅行業全產業鏈進行發展,也得益于我們電驅特別是自主電驅創新發展的自主認知。
我們的想法是致力成為全球一流乘用車電驅零部件及系統集成商,用芯驅動人類綠色交通和能源的可持續發展。
“至誠之心,智驅未來”。
謝謝大家!
(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)