華為押注第三代半導體,離百年巨頭博世更近一步

語言: CN / TW / HK

科技產業近期最火熱的話題,當屬小米官宣造車。而在小米的 “上車” 決定背後,華為是一個考量點。

一位小米管理人士在接受騰訊新聞採訪時表示,小米敢於同時在手機和電動車兩個市場作戰,原因之一是看到華為迴歸主流手機領域的可能性已經比較渺茫。

在智慧手機市場遭遇逆風,華為的汽車之路只得走得更加堅定。在歷經美國三輪制裁之後的 2020 年 11 月 25 日,華為官方社群公佈了一項由任正非簽發的決議:華為汽車解決方案 BU 的業務管轄關係從 ICT 業務管理委員會調整到消費者業務管理委員會,轉而由華為消費者業務 CEO 餘承東直接負責。

華為最早在 2019 年發表著名的 “不造車 “宣言 —— 華為不造整車,而是聚焦 ICT 技術,幫助車企造好車,造好車,成為智慧網聯汽車的增量部件提供商。市場預估,進軍車用供應鏈的華為將對標全球汽車零部件巨頭博世。

近段時間,市場傳出華為進軍功率器件及第三代半導體材料的訊息,顯示華為正在進一步拓展其汽車賽道,並加速成為汽車產業鏈中的 “博世”。

然而,博世也沒停下腳步。2021 年 3 月,博世宣佈旗下的博世創投(RBVC)完成對基本半導體的投資。基本半導體是一家中國第三代半導體企業,致力於碳化矽 SiC 功率器件的研發與產業化,主要應用於新能源發電、新能源汽車等領域。

在智慧電動浪潮下,汽車從 “電子 + 電氣” 轉換為 “通訊 + 計算”,通訊架構和軟體演算法成為華為跨足汽車賽道的優勢,“軟體定義汽車” 更成為未來的趨勢。

華為與博世,一家是 ICT 產業的跨行新秀,另一家是汽車零部件的 “百年老店”,兩者在智慧汽車賽道上,會摩擦出怎樣的火花?

華為押注功率器件

有知情人士向媒體透露,華為正在為公司的功率器件研發大肆招兵買馬,涉及 IGBT、MOSFET、SiC、GaN 等主流的功率器件。簡單來說,華為正佈局功率器件及第三代半導體兩大產業熱點領域。

另據《問芯 Voice》觀察,華為於 2020 年 12 月在領英發布了多條招募 IGBT 研發人員的訊息。

功率器件是新能源汽車電控系統中最核心的電子器件之一,新能源汽車中功率器件的價值量約為傳統燃油車的 5 倍以上。華為原本就計劃成為博世這樣的汽車零部件供應商,發力功率器件並不令人意外。

目前,傳統矽 Si 材料仍佔據 95% 以上的半導體器件市場。然而,隨著 5G、汽車電動化時代到來,對功率器件在開關頻率、散熱、抗壓效能等方面都有了更高層次的要求,傳統矽基礎的功率器件逐漸出現瓶頸。

因此,第三代半導體材料憑藉高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射等特性,開始得到重視。

尤其是 氮化鎵 GaN、碳化矽 SiC 在第三代半導體材料中,屬於技術較為成熟且市場認可度高,並逐漸在 5G、新能源汽車、消費電子等領域得到重要應用。其中,新能源汽車是被看好的高成長性市場。

舉個例子, 第三代半導體功率器件匯入市場之際,Model 3 首採用碳化矽元件製程是一起標誌性事件。 過去電動車都使用矽製成的 IGBT 電源轉換晶片,但特斯拉 Model 3 首次採用意法半導體制造的碳化矽 SiC 元件為電動車轉換電能。

換上碳化矽 SiC 晶片的電動車,提升續航力約 4%,各家廠商因此積極佈局碳化矽技術。

英飛凌預期,到 2025 年,碳化矽 SiC 晶片將佔汽車電子功率元件兩成。這意味著,僅僅是為了順應功率器件發展方向,華為佈局第三代半導體材料就非常自然。

圍繞第三代半導體產業,華為投資了碳化矽頭企業山東天嶽先進材料科技有限公司,持股 10%。2020 年 7 月,華為投資東微半導體,涉及高壓 GreenMOS 系列、中低壓 SGTMOS 系列、IGBT 系列三大系列產品。同月,華為哈勃投資入股北碳化矽晶片製造商京天科合達,持股比例 4.82%。

整體來看,佈局功率器件非常契合零部件供應商的角色。有分析師告訴《問芯 Voice》,華為當前佈局功率器件,最重要的是找到出海口,國內較為繁榮的電動車市場是不錯的機會。

汽車業務之外,佈局第三代半導體也可以和華為的消費電子、資料中心等業務協同。比如,基於氮化鎵 GaN 的分立器件也更適合於資料中心或基站電源這樣的高功率應用。

第三代半導體是彎道超車的好機會?

國家 2030 計劃和 “十四五” 國家研發計劃已明確第三代半導體是重要發展方向。多重因素作用下,第三代半導體正成為中國政府推進半導體產業的著力點。

從應用端來看,第三代半導體不僅適應電動車、6G 這樣的戰略性市場,還切中了 “新基建” 中 5G 基站、特高壓、新能源充電樁、城際高鐵等主要領域。

中芯國際創始人張汝京曾表示,第三代半導體採用成熟製程,裝置要求不算高,資本投入不算大,且國內企業和國外龍頭差距相較於第一、二代半導體較小,國內公司存在彎道超車機會。

在第三代半導體領域,中國的佈局與發展究竟和歐美國家有多少差距?

關於此問題,分析師有著不同的看法。有分析師告訴《問芯 Voice》,由於美國在第三代半導體領域著墨不深,這也意味著,國內企業在發展時不會太受制於中美關係走向。

不過,關於中外第三代半導體差距的討論,常常聽到 “處於同一起跑線” 的說法。該分析師認為,這樣的觀點有著誤導性。

就車規級碳化矽器件而言,國內以 4 到 6 英寸晶圓為主,而意法半導體這樣的國際一線廠商已經迭代到 8 英寸。因而,國內外廠商產品的成本差異太大,國產產品很難形成競爭力。

不僅如此,進入 2021 年,博世、羅姆、意法半導體等巨頭企業都表現出擴大第三代半導體產能的動作,以鞏固領先地位,而這也會讓價格差距不斷拉開。

博世集團位於德國德累斯頓的晶片工廠已經開始生產第一批半導體晶圓,據報道,該晶片工廠投資額約為 10 億歐元,且博世從 2019 年開始就在該工廠研發碳化矽產品。

羅姆此前表示,2025 年 3 月底前計劃對宮崎工廠累計投資 600 億日元,以將碳化矽 SiC 晶片產能擴增至 2016 年度的 16 倍,其中新能源汽車 SiC 功率半導體產能將是目前的 5 倍。

雖然國際大廠積極擴產,但比亞迪對產能持悲觀論調並認為,未來三到五年,IGBT、碳化矽 MOSFET 的產能預計會成為新能源汽發展的最大瓶頸。

這也意味著,如果未來碳化矽 MOSFET 這樣的第三代半導體產品確實存在產能缺口,也將成為國產廠商追趕之路上的利好。

分析師指出,如果要加速應用國產第三代半導體功率器件,補貼可能會成為政策選項之一。不過,前提是,大陸廠商製造出可用的車規級功率器件,像是 IGBT 這樣的產品要能長期使用,客戶對質量要求非常高。

IDM模式 v.s. 晶圓代工

當前第三代半導體產品的生產雖以 IDM 模式為主流,不過也有不少業內人士認為,晶圓廠仍然有機會。 事實上,臺灣地區的晶圓代工龍頭臺積電已經吃到第三代半導體的紅利。

2021 年,IC 設計公司 Navitas 宣佈,已賣出 1300 萬個第三代半導體變壓器,目前每個月出貨達到 100 萬,在細分領域擁有 5 成市佔率。臺積電從 2014 年開始幫 Navitas 代工生產,也因而在第三代半導體技術滲透約 1% 的市場起步階段就有所斬獲。

同樣在晶圓代工層面,一些廠商也正在為第三代半導體市場儲備技術。如臺積電轉投資的晶圓代工廠世界先進正積極建立完整的氮化鎵加工技術,除了前後段製程都自行完成,也會建立自己的晶圓薄化技術。

結語

第三代半導體技術意味著什麼?以當下備受關注的電動車市場為例,曾有業內人士指出:“過去汽車是否省油,是由引擎決定,未來電動車要如何省電,則是由第三代半導體技術決定。”

中國若要在半導體領域實現彎道超車,第三代半導體材料會是一個突圍方向,這一觀點已取得較為廣泛的共識。潮流之中,發力功率器件並順勢進擊第三代半導體的華為,憑藉其投資佈局和國內數一數二的科技實力,在接近汽車零部件巨頭目標的同時,或將引領國內第三代半導體事業取得突破。

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