2018年,特斯拉的Model 3成為全球第一款搭載全碳化硅(SiC)功率模塊逆變器的車型。
得益于SiC具備高溫操作和低損耗等特性,可以縮小用于冷卻的散熱片,擴大內部空間——Model 3的車身比Model S減小了20%。
這只是第三代半導體“上車”的故事起點。
敏感的市場意識到,這個發展多年卻不溫不火的半導體材料,終于以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體材料,在新能源汽車時代迎來新一輪爆發。
只是,外界有所不知:英飛凌已經站在第三代半導體的春天里,恭候多時了。
早在2012年,英飛凌即宣布交付了第1億顆TriCore MCU,總計被五十多個汽車品牌選用,這意味著幾乎每兩輛車中就有一輛采用TriCore MCU。2022年,TriCore MCU出貨量已超過10億。
5月22日,英飛凌在北京摩卡藝術中心舉辦了“2024英飛凌媒體日”活動。
多位英飛凌高管現身于此次媒體溝通日,對英飛凌各業務板塊展開了思考和解答——
英飛凌科技全球高級副總裁及大中華區總裁、英飛凌科技消費、計算與通訊業務大中華區負責人潘大偉、英飛凌科技高級副總裁、汽車業務大中華區負責人曹彥飛、英飛凌科技高級副總裁、工業與基礎設施業務大中華區負責人于代輝和英飛凌科技高級副總裁、英飛凌無錫總經理范永新,圍繞低碳化和數字化長期發展趨勢,分享了英飛凌在過去一年的整體業務發展、第三代半導體領域重點布局情況。
潘大偉認為,未來十年是低碳化、數字化“雙輪驅動”發展的時代。
目前,英飛凌有三個主要領域的增長飛輪,分別聚焦在出行、能源和物聯網。
財報顯示,英飛凌在2023財年營收高達163.09億歐元,其中,汽車電子事業部實現51%的營收、電源與傳感器。
系統事業部實現23%的營收、安全互聯系統和零碳工業功率事業部各占13%的營收。
英飛凌是全球功率系統和物聯網領域的半導體當之無愧的引領者,一是體現在功率系統、二是體現在物聯網。
而之所以能在功率半導體方面連續多年穩居全球第一的核心原因,在于其產品組合覆蓋了所有的關鍵材料和技術、包括硅、碳化硅以及氮化鎵。
這場開在充滿藝術氣息客堂里的交流會,藏著汽車半導體未來的盛宴。
“從MCU到SOC,MCU到底會不會在汽車上消失?”
這是隨著汽車電子電氣架構高度集成化之后,業內對MCU何去何從最關心的問題。
但根據TechInsights發布的數據,在2023年汽車半導體市場上,英飛凌以13.7%的市場份額穩居全球第一。
值得一提的是,這也是英飛凌在2023年首次拿下全球汽車市場MCU市場份額第一。
尤其在汽車微控制器領域,2023年英飛凌汽車MCU銷售額較上年增長近44%,占全球市場的28.5%。
從英飛凌市場規模來看,MCU用量仍在不斷增加,在域控制的架構下,MCU發揮的作用一時半會還不會交給單顆SoC來實現。
對MCU需求和增長的問題又可以分為幾個維度來回答。
曹彥飛表示:“新能源車相比傳統的燃油車或傳統意義上的汽車而言,在半導體含量上是大幅度增加的,甚至很多是成倍地增加。有相關的數據顯示,在所謂的電氣化領域,尤其是動力總成,以及在智能化以及自動駕駛領域,從現在的L2,到L2+,到將來的高階自動駕駛,乃至網聯化和自動化,再加上各種舒適的電子化功能所帶來的需求,使得這個半導體含量是非常大幅地增加或者成倍地增加。”
但他也坦然承認:“的確域控的數量會減少,相對一些低端的或者和控制器集成在一起的小MCU會減少。”
但總的來看,整體汽車智能化對半導體含量、傳感器、微控制器的需求都在大幅增加,并且能抵消低端微控制器的減少。所以,在MCU涵蓋的業務板塊,曹彥飛仍很有信心:“往未來幾年看,在行業里英飛凌汽車電子業務板塊大概是兩位數的年復合增長率,我們還是比較樂觀的。”
此信心來源于乘聯會和中國汽車工業協會日前給出的強有力數據。
數據顯示,2023年,中國汽車產銷量突破3,000萬輛,中國汽車制造業營業收入超過10萬億人民幣,中國汽車出口量達到491萬輛,中國新能源乘用車滲透率突破35%,2030年有望超過70%。
如果說,是智能化、電動化、網聯化浪潮帶動了汽車經濟的發展,那MCU則扮演著撬開汽車高效運行的一把鑰匙。
英飛凌再次強調了其明星產品AURIX產品取得的成功:目前,AURIX在全球市場的交付數量已經達到約10億件,使用AURIX的汽車品牌數量超過50家,2023財年產品缺陷率小于百萬分之0.15。
其中AURIX 產品服務于中國和全球市場,使用AURIX汽車品牌數量超過50+。
據稱,英飛凌最新的MCU TC4xx系列將在2024年開始量產。其主頻已經上到500MHz,相較于Aurix TC3系列新加了許多功能,包括支持2路CAN FD和兩路PCIE的接口,提供兩路5G帶寬以太網,以適用多種應用場景。比如用于自動駕駛多域融合控制器,也可以用于電驅多合一系統,或者是底盤域控制器,同時制動或轉向系統也是Aurix TC4的應用場景。
所以外界會有很多疑問:“既然主頻都上到1GHz了,英飛凌做不做得到大算力SoC芯片?”
但英飛凌是做MCU出身,更善于的領域是做實時處理。
一位英飛凌內部人士向智駕網回復說:“SoC并不是我們擅長的領域,我們更愿意做SoC旁邊守護安全的角色。”
對此,曹彥飛也特別提到了AURIX TC4x。因為有著更強的算力,更強的接口等能力,更能適應將來車身的電動架構,包括車身的底盤、支架、座艙等熱門應用上。
英飛凌AURIX發展歷程:
TriCore™ 內核架構自從1999年誕生,先后經歷了4代單核版本的單片機,AURIX 是基于 TriCore 內核的多核架構單片機
過去近十年里,英飛凌的汽車MCU產品,也在持續迭代性能。
從TC178x到TC2xx、T4Dx,算力從最早的2 DMIPS/MHz發展到8000 DMIPS/MHz的水平。MCU方面的性能在不斷提升,也逐步催生出一種主頻、算力要比一般MCU更高的MPU。
MPU一般需要外接RAM和FALSAH,可以運行較大的操作系統,支持復雜任務處理。不過MCU和MPU的界限較為模糊,MCU的性能在不斷提高,總體來說對于實時性要求較高的場景會較多使用MCU。
英飛凌在FY24Q1業績說明會中表示,過去兩年里,客戶下了比實際需要更多的訂單,最大增長驅動因素來自汽車MCU,甚至比碳化硅部分還要大。
就目前而言,碳化硅價格仍舊高昂,在車內成本所占比例幾乎與電池相差不大,這也是為何馬斯克決定拋棄碳化硅的原因。
但也不乏眾多車企主動擁抱碳化硅。
5月初,英飛凌與小米汽車雙方達成了協議供應多款產品。
公告中稱,英飛凌將為小米SU7提供碳化硅HybridPACKTM Drive G2 CoolSiCTM功率模塊及芯片產品直至2027年。HybridPACK Drive是英飛凌的電動汽車功率模塊系列,自2017年以來累計出貨近850萬顆。
據官方介紹,第一代(G1)HybridPACK Drive于2017年推出,采用的硅EDT2技術,可在750 V等級中提供100 kW至180 kW的功率范圍。
碳化硅和氮化鎵這兩種材料是目前應用最為廣泛的第三代半導體,相比主流的硅基材料,碳化硅和氮化鎵擁有高崩潰電壓、高功率、高頻、耐高溫等特性,是推動電動車、5G、衛星通訊不可或缺的材料。
在碳化硅方面,根據市調機構YOLE分析,2021年時市場規模為10.9億美元,2023年市場規模為12.8億美元,最主要的應用就是做為電動車的逆變器,取代傳統的硅基產品。
尤其是在800V高壓技術的推動下,碳化硅已經被許多電動車公司采用,除了率先應用的特斯拉,比亞迪、小鵬、蔚來等大陸汽車公司都推出采用800V電壓運行的電動車,以實現從零到時速一百能在三秒內達成,同時達成快充、長續航里程的性能。
2023年的碳化硅市場如一條洶涌的大河。
去年上半年,全球范圍內已經有40款搭載碳化硅技術的車型投入量產并開始交付,全球碳化硅車型銷量超過了120萬輛。
而在下半年,800V車型中的碳化硅車型滲透率逐月遞增,從15%一路攀升至45%,全年國內上險的乘用車主驅碳化硅模塊滲透率也達到了約10.7%。
任何技術的發展都有一定周期,或者說,技術只是不同時代下的產物。周期無論如何變動,總會伴隨著技術的持續提升同時,也一定伴隨著成本改善。
新技術落地生根的過程,本身就是粗劣、鋒利和有缺陷的,而價值正在此中誕生。
只不過,面對現實與未來的挑戰,英飛凌毅然地選擇繼續鞏固它在全球汽車半導體市場的領先地位。
半導體周期固然動蕩,但只有更多堅持長期主義的公司存在,才有可能成就整個行業。