撰文?/ 袁 鋒 (芯聯(lián)動力董事長)
編輯?/ 錢亞光
設(shè)計?/ 師 超
6月14日,在第十六屆中國汽車藍(lán)皮書論壇上,芯聯(lián)動力董事長袁鋒發(fā)表了名為《以應(yīng)用為牽引,在半導(dǎo)體領(lǐng)域做長板》的主題演講,介紹了芯聯(lián)動力聚焦碳化硅芯片,以應(yīng)用領(lǐng)域和客戶需要為牽引,在半導(dǎo)體領(lǐng)域做強(qiáng)競爭力的發(fā)展思路。
據(jù)他介紹,碳化硅并不算是新材料,但因為材料難、工藝難和可靠性要求高,而且非常集中地應(yīng)用在車的主驅(qū)上面,所以在早期發(fā)展階段,國外和國內(nèi)都有沒有解決的問題。某種程度上,在第三代半導(dǎo)體上,國內(nèi)是跟世界在同一水平線上面去發(fā)展的,并沒有落后太多。
2021年芯聯(lián)動力開始研發(fā)碳化硅,2023年開始正式量產(chǎn),真正把碳化硅做到車?yán)锶ァ,F(xiàn)在芯聯(lián)動力的產(chǎn)品和英飛凌在一個技術(shù)水平線上,良率現(xiàn)在達(dá)到了85%,遠(yuǎn)高于國際上的同行,一個月7千片產(chǎn)能也是全亞洲最大的。
他認(rèn)為,碳化硅芯片的成功就是從應(yīng)用為出發(fā),對于其他芯片領(lǐng)域,也要以應(yīng)用為牽引做長板,不要去卷價格,而是要用技術(shù)創(chuàng)新去做降本。
以下為袁鋒演講實錄,有刪節(jié)。
袁鋒:大家下午好,感謝藍(lán)皮書論壇的邀請,讓我在這兒有機(jī)會跟大家做一些分享。
我來自半導(dǎo)體行業(yè),但在半導(dǎo)體之前我做投資。有兩三年時間在廣汽做投資,天天跟著我們老板去搶芯片,搶著搶著干脆自己去做芯片了。
從去年下半年開始到現(xiàn)在還不到一年時間,我自己從一個汽車公司去了一個半導(dǎo)體企業(yè)。回過頭來,我思考了一下,中國的汽車半導(dǎo)體后面應(yīng)該怎么去做,有哪些東西是我們自己可以抓住的。
我們說新能源汽車是彎道超車也好,換道超車也好,半導(dǎo)體領(lǐng)域有沒有一些可以彎道超車、換道超車的機(jī)會?碳化硅跟電驅(qū)是緊密結(jié)合的,這會是我今天要講的很重要的點(diǎn),但也不完全集中在碳化硅上面。
早晨賈可老師提到了電動車發(fā)展驚喜的數(shù)據(jù),包括純電、插電,我這里不再繼續(xù)闡述。無論是電動化的上半場,還是智能化的下半場,都沒有走完。
我們現(xiàn)在看電動化,電池也在持續(xù)在迭代,磷酸鐵鋰電池現(xiàn)在續(xù)航里程也越來越長了,大家還在解決電池的安全性問題,可能還在想會不會有下一代電池,比如固態(tài)電池。電驅(qū)系統(tǒng)也一樣,大家越做越多,原來是獨(dú)立的,現(xiàn)在變成三合一、四合一、五合一、六合一,還有人在做九合一電驅(qū)系統(tǒng)。
碳化硅的應(yīng)用,從特斯拉2018年開始在Model3上面用碳化硅芯片,我們看到了越來越多的車,尤其是今年北京車展的時候發(fā)布的車,基本大家好像全部都上了碳化硅,無論是800伏還是400伏的系統(tǒng)都上了碳化硅。
它確實有好處,第一是能量轉(zhuǎn)化效率高,第二是電機(jī)損耗低,第三是體積小。現(xiàn)在碳化硅在800伏系統(tǒng)上面,提升的效率是5%到8%,拿6%做綜合成本,一個電池幾萬塊錢,提升了6個百分點(diǎn),幾千塊錢就省出來了。2024年是碳化硅的元年,確實大家都在上碳化硅。
碳化硅在高電壓上面有更強(qiáng)的耐力,更高擊穿電場的強(qiáng)度和更高的導(dǎo)熱能力等,但它也遇到很多挑戰(zhàn),比如成本比較高,應(yīng)用比較集中。
我的一個思考是,我們看這個數(shù)據(jù),汽車在新能源車沒有到來的時候,全球前十的品牌肯定一個中國企業(yè)都沒有。新能源時代,從2023年的數(shù)據(jù)來看,全球前十的新能源汽車品牌有6家本土的車企。
在傳統(tǒng)油車時代,全球最好的汽車半導(dǎo)體企業(yè),前十名也跟中國人沒什么關(guān)系,其實他們是形成了一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。如果你再仔細(xì)看,比如豐田和大眾是最好的燃油車時代的企業(yè),他們會有很緊密合作的Tier1供應(yīng)商,比如博世和電裝,后面又有很好的汽車半導(dǎo)體合作伙伴,比如英飛凌、羅姆、瑞薩等,它們形成了一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈,一起去做。
在中國汽車行業(yè)當(dāng)中,全球前十的電動汽車企業(yè),中國占了半壁江山。我們再看全球汽車零部件Top100排行榜排名,油車時代可能中國就一家企業(yè)進(jìn)去了,去年已經(jīng)有17家企業(yè)進(jìn)到了百佳排行榜當(dāng)中。不單是汽車行業(yè)卷也好,或者更好的競爭也好,零部件現(xiàn)在也越來越強(qiáng)了,甚至整個電動化的零部件當(dāng)中,比如電池,中國可能占了半壁江山。
中國的汽車半導(dǎo)體或者中國的半導(dǎo)體,有沒有機(jī)會在這個競爭格局當(dāng)中去突圍呢?我們知道這玩意兒特別卡脖子,我們能不能在電動化的發(fā)展當(dāng)中,很好地抓住百年一遇的大變革,能去做突圍?我后面會分享我們的思考。
首先我們從碳化硅入手。為什么先拿碳化硅出來說?它跟電動車很像,也是很多年前就有了,電動車也不是這三年的事兒,百年前就有電動車產(chǎn)品,但是非常不成熟,2014年中國開始推出電動車,2020年消費(fèi)者開始愿意購買新能源汽車,也就這三五年的事兒,就讓電動車有這么快速的發(fā)展。
碳化硅也一樣,百年前可能就在提這個材料,但是也從電動車發(fā)展,才開始提上來。在早期發(fā)展階段,一樣有很多沒有解決的問題,國外和國內(nèi)都有沒有解決的問題。其實我們某種程度上,在第三代半導(dǎo)體上,我們是跟世界在同一水平線上面去發(fā)展的,并沒有落后太多,所以我把它拿出來去討論,看有沒有機(jī)會去做一些換道超車或者彎道超車。
碳化硅這個東西,為什么這么難?原因有幾方面,首先是材料就很難。硅芯片走了這么多年,非常成熟,良品率特別高。碳化硅芯片走到現(xiàn)在,大家還覺得它的襯底良率特別低,價格特別貴,缺陷特別多,所以它本身材料就很難。
工藝也特別困難,它是一個要到1700攝氏度高溫中加熱,去做高溫離子注入,去做高溫退火的東西,所以它的工藝也特別難。
可靠性要求也特別高,比如做800伏系統(tǒng)、做1200伏的碳化硅器件,需要不斷地用1200伏或者800伏的電壓去擊穿它,所以可靠性的要求特別高。
與此同時,它的應(yīng)用非常集中,就是在車的主驅(qū)上面,可能占整個產(chǎn)品80%的應(yīng)用,所以它不存在東邊不亮西邊亮,消費(fèi)不好汽車好,手機(jī)不好家電好,家電不好汽車好。這玩意兒至少現(xiàn)在就一個地方在用,所以用戶又非常集中,就是所有的車企。
車企的應(yīng)用是在主驅(qū)上面,可能占到90%,這就是成本。因為它在發(fā)展的早期階段,所以成本非常貴。現(xiàn)在從一顆芯片來看,可能它的價格是硅基芯片的4到5倍,如果把它做成模組,再把毛利率利潤減一減,可能會做到3倍左右,1000元的IGBT模塊,可能同樣功率的碳化硅模塊要賣3000元到4000元。
在往后推廣的時候,很大程度上要考慮怎么樣把成本進(jìn)一步下降,讓這么好的材料大家真正能用下來,后面很多車企都提了三年內(nèi)要降50%成本的訴求,所以碳化硅也非常難。
我再說說我們企業(yè),早期因為跟大家同步,所以我們?nèi)プ觥5谝稽c(diǎn)做得最對的是抓住了中國的新能源核心終端企業(yè),跟著他們一起把我們第一代產(chǎn)品做出來了。
我從廣汽來到這兒之后,覺得這是非常好的資產(chǎn)。中國有非常多的投資人在投碳化硅的產(chǎn)業(yè),但是就有點(diǎn)像很多年前的新勢力造車,七八十家企業(yè),大家也不知道誰跑得出來。早期碳化硅也是一樣的,非常多,幾十家企業(yè)在市場上,大家也不知道誰跑得出來。
2021年芯聯(lián)動力開始研發(fā),2023年開始正式量產(chǎn),第一個真正把碳化硅做到車?yán)锶ァ_@么好的資產(chǎn)一定要剝離出來,需要讓中國的終端能夠去參與它的成長,彼此一起成長,這是當(dāng)時早期的思考。
2023年10月份,我們做了上市公司分拆動作,決定讓芯聯(lián)動力獨(dú)立運(yùn)作,發(fā)起人股東就有上汽、小鵬、寧德時代、陽光電源、博源基金等,就把真正要用的企業(yè)、需要共同成長的伙伴都拉在一起了。
從那時候只有2000片/月的產(chǎn)能,到現(xiàn)在已經(jīng)有7000片/月,很穩(wěn)定地生產(chǎn)了。一片晶圓大概能產(chǎn)生300顆碳化硅芯片,一臺車上面大概用36顆。一片晶圓大概可以給10臺車去供應(yīng),7000片就是7萬臺車。今年我們預(yù)計能有接近100萬臺中國的新能源車在裝我們的碳化硅芯片,芯片收入大概能超過10個億,我們還會做碳化硅模塊,可能會有3億多的收入,加起來可能會超過10幾個億的收入。
我們晶圓的產(chǎn)能正在向1萬片/月去做,2025年做到3萬片/月,最終2027年一個月做到6萬片,6萬片就是全年能有70多萬顆芯片,能提供給700萬臺車,預(yù)計那時候15萬元以上或者20萬元以上的車都在裝碳化硅,可能我們6萬片/月就能占到全球接近30%的市場份額,這是芯聯(lián)動力遠(yuǎn)期的規(guī)劃。
為什么能想去做到這個事兒?我覺得很重要的一點(diǎn),是技術(shù)的創(chuàng)新也離不開資本的加持。確實我們做到了,很多我們的股東也是我們的終端客戶,和我們一起,不只是打磨今天的產(chǎn)品,還得打磨下一代產(chǎn)品,真的跟著中國的終端一起去走。
這是我覺得我們中國做半導(dǎo)體的企業(yè),尤其是在新能源汽車上面,會跟其他全球前十名的企業(yè)去比,最大的優(yōu)勢就是能跟著終端,真正把研發(fā)放在這兒,能理解我們的終端,能跟著我們終端一起做研發(fā)。
2021年做出來之后,我們用了三年的時間迭代了三代的產(chǎn)品。到2023年我們第1.7代的產(chǎn)品,和英飛凌、安森美、羅姆在一個技術(shù)水平線上。與此同時,我們的良率現(xiàn)在達(dá)到了85%,遠(yuǎn)高于國際上的同行,所以用碳化硅上車這個事兒,產(chǎn)品已經(jīng)做到技術(shù)上跟全球在一個水平線上,良率達(dá)到了全球最好的水平,一個月7千片產(chǎn)能也是全亞洲最大的。我們在碳化硅這個事上面真正做到了不落后于其他人,而是在同一代的水平上。
已經(jīng)有了這么多的量產(chǎn)客戶和這么多的定點(diǎn)客戶,我們在這里放了一個鉆石(PPT上畫了鉆石圖案),是什么意思?比如最早的alpha客戶是和比亞迪去做,它可能會提了一些要求,到小鵬和蔚來又會提出要求,就像不斷在打磨你的產(chǎn)品。
你跟著所有中國的企業(yè),因為大家都在做電驅(qū)電控,都在自主做研發(fā),國內(nèi)有陽光電動力、聯(lián)電,有獨(dú)立第三方也在做,他們每個人都跟你提不同的要求,需要滿足每個人的要求才能定點(diǎn)、量產(chǎn),所以就不斷積累自己的數(shù)據(jù),不斷在被打磨,這是我們今天能達(dá)到的效果。
關(guān)于降本,我們有很多方法,第一是芯片技術(shù)不斷去突破,第二還是6英寸轉(zhuǎn)向8英寸。碳化硅大家都知道,今天所有人都在6英寸上量產(chǎn),只有科銳(Cree)可能有條8英寸的線,但良率也不是特別高。
6英寸提升到8英寸,晶圓面積和芯片的產(chǎn)出量多了接近2倍,這對于降本非常重要,所以我們后面要做8英寸。因為國際友商都在做整個產(chǎn)業(yè)鏈的,所以我們還要在整個碳化硅的產(chǎn)業(yè)鏈上面去做降本。
技術(shù)上面,可能從現(xiàn)在平面結(jié)構(gòu)變成溝槽的結(jié)構(gòu),真正有機(jī)會能把成本降到50%。一旦降到50%,可能它的應(yīng)用就會更廣。與此同時,又有國內(nèi)一家頭部的Tier1說,你不能只有硅基的IGBT,也不能只有碳化硅,可能在某一個功率段或者某一個汽車的價格段會有混碳的模塊,特斯拉也提了這個東西。所以我們后面又做了創(chuàng)新的方案,就是混碳的方案,三分之一碳化硅,三分之二的IGBT。
最后想講一下,芯聯(lián)集成是一家什么樣的企業(yè)?芯聯(lián)集成以前叫中芯紹興,2018年之前它是中芯國際的一個特色工藝的事業(yè)部。
2018年我們剝離出來的時候,跟中國絕大部分的晶圓廠做消費(fèi)品不一樣,剝離出來那一刻就做新能源汽車芯片,這6年間總共投了差不多400億元,建成了國內(nèi)第四大的晶圓廠,月產(chǎn)24萬片硅基8英寸晶圓以及40萬套給風(fēng)光儲和新能源主驅(qū)供的模塊。
我們收入的占比當(dāng)中,新能源汽車占50%,工控占30%,消費(fèi)占20%,今天的芯片80%已經(jīng)供給了中國的新能源汽車行業(yè),這是中國唯一一個工廠,跟歐洲工廠、日本工廠比較相似的是,大部分的產(chǎn)品不在消費(fèi)電子,而是在新能源汽車。產(chǎn)品的方向有功率器件、模擬芯片、MCU控制器,也在做信號鏈,連接芯片等。
通過年報也能看到,我們公司一直說自己是技術(shù)驅(qū)動的企業(yè)。每年大概25%-35%的銷售收入是投在研發(fā)上面的,每年會進(jìn)入到一個新的領(lǐng)域。2017年,我們從中芯國際剝離出來時,只有傳感器業(yè)務(wù),后來進(jìn)入硅基功率器件,再進(jìn)到模組,到高壓IC,再到碳化硅。
2022年我們開始量產(chǎn)激光雷達(dá),所以中國好多激光雷達(dá)公司也在我們這邊量產(chǎn)。我們每年進(jìn)入一個新的領(lǐng)域,每進(jìn)入一個新的領(lǐng)域之后,花2年到3年時間就能做到這個領(lǐng)域國際上一流的水平。
我們看一張全局圖,把一個汽車1千多顆芯片的品類打開,然后看看芯聯(lián)集成能在這當(dāng)中從最早只能做傳感器,到后面能做功率器件,再后面高壓模擬IC出來之后,就模擬通信和控制類也能做了。今天一臺新能源智能汽車1千多顆芯片,芯聯(lián)集成能做當(dāng)中超過70%的品類。
IGBT是我們最早的產(chǎn)品,我們第四代+的產(chǎn)品,跟英飛凌的EDT3是在一條水平線上,甚至在國內(nèi)比英飛凌大規(guī)模量產(chǎn)早2個多月。BCD平臺,我們用三年時間投了100多個億,搭建了一個完整的高壓模擬平臺。這里面可以滿足車的很多、很多產(chǎn)品,包括了我們說的區(qū)域控制器,通信芯片、模擬芯片、電源芯片,所以在所有品類當(dāng)中我們大概能做到車的70%。
剛剛的碳化硅產(chǎn)品都是國際上已經(jīng)有企業(yè)做得非常成功了,我們因為跟中國的終端在一起,用更快的速度追上了國際上的水平。但回過頭來,我們也在思考,除了碳化硅是一個點(diǎn),我們還有沒有其他的點(diǎn),在汽車芯片當(dāng)中可以去做長板?
我們舉幾個例子,一個是車的節(jié)點(diǎn)控制器。車往智能化去走之后,我們知道從分布式的結(jié)構(gòu)往域控制器,再往中央算力中心去走,后面的末端變成了ECU,變成了節(jié)點(diǎn)控制器。
我們第一個方案是跟國內(nèi)南方一家比較領(lǐng)先的車企合作,把它的末端控制器ECU,從400多顆芯片、200多個品類做集成芯片,用4個品類就代替了原來100多個料號,所以整車的控制節(jié)點(diǎn),直接把這個企業(yè)在車身上的節(jié)點(diǎn)控制器的芯片成本降低了40%。
這個電機(jī)是座椅上面的,車燈也是跟國內(nèi)頭部Tier1合作,也是把電機(jī)上面很多小芯片變成了一顆芯片,把車燈后面那個板子變成一顆芯片,這個也是跟國內(nèi)比較領(lǐng)先的Tier1合作,直接把它的電機(jī)控制和車燈的氛圍燈成本降低了60%。
碳化硅是應(yīng)用為牽引,這些也是一樣的,以應(yīng)用為牽引,以應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),一起去理解系統(tǒng)、理解應(yīng)用,去做集成芯片,去做長板。
所以最后用一張圖去總結(jié),最下面是24萬片/月的生產(chǎn)能力,全部是車規(guī)級,所有的認(rèn)證都有。工藝平臺當(dāng)中有數(shù)字的、存儲的、BCD的、功率的,在上面所有芯片設(shè)計IP也都有,再上面我們會自己和聯(lián)合生態(tài)圈伙伴一起去開發(fā)產(chǎn)品,后面就是做產(chǎn)品組合,以我們理解系統(tǒng)做產(chǎn)品組合。
最上面是中國80%新能源客戶,80%的風(fēng)光儲客戶,都是我們的客戶,今天再提1.0時代是國產(chǎn)替代,但現(xiàn)在很多領(lǐng)先企業(yè)在提2.0時代,就是怎么樣以應(yīng)用為牽引去做長板,整個公司形成了一個很好的循環(huán)體系。
本來我想說“卷”,但是賈可老師說不要用這個詞,我就用了“強(qiáng)”。所以我覺得中國也要在半導(dǎo)體領(lǐng)域去做強(qiáng),你得有抓手,在新能源集成的抓手是碳化硅,因為我有了碳化硅的抓手,所以我可以把它剝離出來,用資本的紐帶把很多下游的客戶,跟我形成一個很緊密的綁定。
當(dāng)形成一個很緊密的綁定的時候,有了這個股權(quán)紐帶的綁定之后,我就可以跟這些下游客戶一起思考,下一代芯片怎么去開發(fā),下一代芯片可能長什么樣子,怎么樣用技術(shù)創(chuàng)新的方法去降成本。
所以最后總結(jié)的話是,我們一定要以應(yīng)用為牽引,因為整個新能源的應(yīng)用,和從車到零部件都在中國,怎樣真正以應(yīng)用為牽引做長板,我們不要去卷價格,一定要用技術(shù)創(chuàng)新去做降本。
大家都有很大的成本壓力,你去跟供應(yīng)商談10個百分點(diǎn)的降價是沒有意義的,一定要用顛覆式的方法,用技術(shù)創(chuàng)新看看能不能做成30%、40%、50%的降本。最后是卷出全球競爭力,上午賈可老師說完這個詞不好之后,現(xiàn)在就改了一個字,改成“強(qiáng)出全球競爭力”,謝謝大家!