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芯智驾──集萃产学研企名家观点,全面剖析AI芯片、第三代半导体等在汽车“大变形”时代的机会与挑战!

集微网消息,新能源汽车市场的发展速度,超出了行业的预测,2021年中国新能源汽车销量达352.1万辆,同比增长1.6倍。而新能源汽车产业的持续景气,也带来了车载半导体器件结构的变化,其中,IGBT作为新能源汽车的核心器件,单车价值量在持续提升。

不过,IGBT供应市场明显跟不上新能源汽车市场的发展速度,即便拥有IGBT自供能力的比亚迪,也不得不寻求外供,以满足其持续激增的新能源汽车生产需求。

事实上,IGBT市场供不应求的情况还在持续,据行业预测,由于优质产能跟不上市场需求,预计今年下半年,车规级IGBT将持续紧缺,可能成为制约汽车生产的主要瓶颈,并延续至2023年。

汽车电动化提速下,车规级IGBT供需失衡加剧

伴随汽车电动化、智能化的快速发展,汽车半导体结构发生了很大变化,其中,广泛应用于电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统、PTC加热器、水泵、油泵、空调压缩机等子系统的IGBT,正成为汽车主要增量半导体器件,价值量占新增器件比重超过80%。

而在供应端,本土具备车规级IGBT量产能力的企业并不多,国内约80%的市场份额主要由英飞凌、三菱电机等国际企业提供,比亚迪半导体市场份额虽然位居国内第二,但“我们的半导体产品主要是对自己做贡献,目前基本满足自身需求。”比亚迪董事长王传福此前表示。

此前,国内IGBT供需市场虽然紧俏,但仍能维持基本平衡的状态,不过,随着新能源汽车市场加速爆发,IGBT供需呈现日渐紧缺行情。

2021年年中,市场对我国新能源汽车的全年产销量预估值从年初的200万辆提升至250万辆左右,事实上,行业发展速度远超行业预期,根据工信部最新公布数据,2021年我国新能源汽车实际产销量分别为354.5万辆和352.1万辆,均同比增长1.6倍。2022年,持续缺芯背景下,今年新能源汽车销量保底预估为500万辆以上,有望提前3年达成20%的新车渗透率目标。

景气行情也在持续考验着供应链,合纵投研近日披露的一份针对某国际IGBT大厂的会议记要显示:此前短缺的MCU等汽车半导体器件仍将在今年上半年继续短缺,成为影响汽车生产的主要器件,IGBT虽然供应紧张,但上半年不会制约汽车生产;不过,今年下半年,IGBT可能会转变为主要瓶颈,影响整车的生产。

据了解,目前IGBT产能不足是造成市场供应短缺的主要原因,芯擎科技董事兼CEO汪凯博士认为,在汽车半导体领域,上游产业链需要至少半年以上的时间去准备,若上游反应跟不上市场需求,将会造成供不应求的局面。事实上,新能源汽车景气市场并没有给上游产业链足够的反应时间,导致形成供需差。

本土代表企业比亚迪,其IGBT自供能力也受到极大挑战。据比亚迪半导体上会稿披露数据,2020年其功率半导体模块产能利用率仅为45.83%,而2021年上半年就飙升至85.02%。需要指出的是,2021年6月,比亚迪新能源汽车销量略超4万辆,随后以1万辆/月的增量增长,至11月,其新能源汽车月销量已超过9万辆。相隔5个月,比亚迪新能源车产销量翻倍增长,但其功率模块产能仅有15%的提升空间,显然难以满足需求。

基于未来生产需要,比亚迪于2021年12月正式向士兰微、斯达半导、时代电气、华润微等本土IGBT供应商下达亿元级外购订单。其他本土主机厂也在加速布局,如东风公司与中国中车联手设立的智新半导体,目前其IGBT自去年7月量产以来,累计出货量已达数万只,计划2025年产能达120万只,支撑起“十四五”期间100万辆新能源汽车的生产目标。

优质产能紧缺仍将凸显

受近期国际企业产能不足影响,我国新能源汽车产业已感受到掣肘之痛。早在2021年年中,理想汽车就因英飞凌IGBT供应不足,自5月起新增时代电气为主要供应商,并计划逐步改由后者主供。

而笔者在分析各主要IGBT提供商的产能时发现,包括英飞凌、安森美、斯达半导、时代电气、比亚迪等企业在内,近年产能均处于持续提升中,如2018年-2020年,时代电气功率器件产能分别为62万只、64.4万只、79.4万只,比亚迪功率模块产能分别为150万只、180万只、220万只。

英飞凌作为全球最大供应商,其在国际、中国大陆均同时扩产。据了解,目前英飞凌在中国大陆的工厂位于无锡,主要从事车规级IGBT功率模块生产,已建成产能60万+/年,该工厂自2018年8月实现产品批量下线以来,截至2021年底,已累计完成了超过100万只IGBT功率模块在中国市场的生产与销售,2021年中国331.2万辆新能源乘用车中,上汽英飞凌IGBT产品市占率约为25%(不含进口产品),稳居中国新能源汽车功率半导体市场第一位。

为了加速满足市场需求,目前多家企业正在加大产能供应能力,其中,上汽英飞凌第二条60万+产线产能正在爬坡中,预计今年6月全线达产,届时其在中国大陆的IGBT模块产能将达到120万+,而产量将有望再提高30万+。

不过,在上汽英飞凌看来,“目前IGBT产能爬坡增长速度没有订单增长快,扩产没有预设中顺利,(预计到2023年)仍处于紧缺状态。”

制约产能爬坡的原因较多,本土企业产能虽然在加速爬坡,但因基数小,可提升的产量有限,无法满足市场增量需求。更重要的是,IGBT模块所依赖的IGBT芯片主要由海外市场供应,业内人士指出,“目前绝大多数新能源汽车应用到的IGBT模块,芯片都来自英飞凌。”这对国内市场来说,包括上汽英飞凌在内的企业仍存在较大挑战,不过上汽英飞凌认为,今年上半年有望打通芯片供应,并优先满足自身生产需求。

另外,本土企业产能中,中低端占比较大,而高端产能主要掌握在英飞凌、安森美等国际供应商手中,虽然市场持续向好,但“欧美企业不会因为市场景气就增加产能,而是根据自己的节奏开展。”上汽英飞凌内部人士表示,这导致“整体产能不缺,但优质产能短缺”行情出现。芯擎科技汪凯也确认了这一观点,其表示,“汽车功率芯片要求很严,对传统芯片企业来说,其产能扩产很谨慎,就算扩产,短期内也赶不上需求。”

目前德国英飞凌和上汽英飞凌的产能均处于爬坡阶段,优质产能供应不足,导致高端产品短缺,英飞凌采取优先满足头部客户的策略,以缓解IGBT模块供应短缺问题。另一大厂安森美,据了解,目前也有50万+IGBT模块产能,不过其产能利用并不充分,无法满足市场的快速增长需求。

事实上,IGBT缺货,正在给本土企业更多的市场导入机会,去年以来,时代电气成为本土IGBT企业中,导入客户数量排名靠前的一家大厂,目前已在广汽、东风汽车、长安汽车、理想汽车、小鹏汽车等主机厂中得到装车使用,某业内人士表示,“时代电气750V的IGBT模块市场认可度很高,甚至被用来替换英飞凌的中端产品。”其他企业中,斯达半导也在快速推进,成为零跑汽车等主机厂的主力供应商之一,士兰微更是获得比亚迪大单。

需要指出的是,国产替代并没有想象中顺利,业内人士指出,由于本土企业技术水平跟国际大厂相比仍存在一定差距,对部分稳定性要求极高的场景,主机厂不会轻易将国际大厂产品替换为国产产品。

(校对/James)

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