智能汽车观临港|定义下一代汽车芯片?芯片产业链是临港“差异化”基石-九游会真人第一品牌游戏合营

澎湃新闻首席记者 贺梨萍
2023-11-29 17:04
来源:澎湃新闻

【编者按】

临港,位于上海东南角的滴水湖畔,也是面向世界的重要窗口。这里新描绘了一张蓝图——智能汽车生态城,已经走进这张蓝图的每一位生态参与者是先行者、共建者,他们扎根临港,也开启自己新的征程。

过去的2022年,临港新片区智能新能源汽车产值达2634亿元,成为新片区首个产值突破2000亿的产业。在汽车电气化、智能化的发展浪潮中,作为上海汽车产业“黄金三角”之一的临港势头尤为猛烈。

截至目前,围绕特斯拉上海超级工厂和上汽集团临港生产基地,临港已形成了龙头企业带动、产业链上下游集聚的态势。然而,在全球智能网联汽车产业发展驶入快车道之际,未来的汽车将演变为与智慧交通、智慧城市等深度融合,产业协同、关键技术突破、政策法规创新等都将持续向纵深处推进。

临港打造智能汽车生态城,将在建设中试图给出“临港方案”,助力中国汽车产业在新一轮变革浪潮中引领全球。

“缺芯潮”后汹涌而至的半导体行业超级景气周期正在经历新的阶段,如何穿越“去库存”阶段成为芯片厂商一个新的命题。这条赛道上有哪些细分领域还在持续发热?碳化硅(sic)是必选项之一。

“国内现在市场已经很大了,但是国内碳化硅晶圆厂的有效产能目前还是严重不足。当然,从规划产能的角度来看,我认为是相对能够满足现阶段国内芯片行业发展的诉求。”近日,国内碳化硅领域先行者、上海瞻芯电子科技有限公司(下称“瞻芯电子”)ceo张永熙博士在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时表示,在资本青睐和行业上下游推动之下,国内碳化硅产业链“后发”迅猛。

6年前,在国外学习工作近14年的张永熙,辗转国内十几个不同的产业园区和城市之后,和其余创始人一起,将目标投向了相较于现在尚属安静的上海临港。上海在全球的影响力、临港的产城融合规划,以及临港对初创企业的扶持政策、人才政策、公平透明的营商环境等,这些因素都是彼时瞻芯电子落地临港的原因。站在前沿产业浪潮的风口,一家芯片公司从诞生之初就要立志走向全球,“临港会是瞻芯电子一步步走向世界的最重要的一个支点。”

上海瞻芯电子科技有限公司ceo张永熙博士。

2017年7月17日,瞻芯电子正式注册成立于临港,9个月不到的时间后,第一片国产6英寸碳化硅(sic)mosfet晶圆诞生。成立3年,瞻芯电子第一颗量产碳化硅(sic)mosfet产品发布。值得关注的是,这家公司在去年还完成了发展历程中的重要一步——从一家fabless(注:无晶圆制造)公司成长为idm(注:设计制造一体)公司。

围绕第三代半导体的代表性材料碳化硅(sic),国内企业仍处于起步阶段,技术和产能在并跑追赶。但以瞻芯电子为代表的同行,除了剑指国产替代之外,更力求有朝一日和产业链九游会真人第一品牌游戏合营的合作伙伴共同定义下一代更有竞争力的汽车用芯片。

瞻芯电子扎根于前沿产业热土临港,这里恰好又是集成电路产业链布局全面的土壤。“临港大力发展智能新能源汽车,无论是电动化需要大量的功率半导体器件,还是智能化需要大量的算力、通信等芯片,可以说芯片撑起了未来汽车最为核心的架构。”

张永熙强调,这是临港区别于其它汽车产业集聚地的独特优势,同时产业融合也将成为临港智能汽车生态城建设的关键着力点之一。

第一片国产6英寸碳化硅mosfet晶圆于临港开发

作为第三代半导体材料典型代表,碳化硅具有高禁带宽度、高击穿场强和高热导率等优良特性,成为制作高温、高压、高频和大功率电力电子器件的理想半导体材料。

在光伏、储能、新能源汽车等下游市场的蓬勃发展下,碳化硅材料需求正呈现出井喷态势。st(意法半导体)、英飞凌、wolfspeed、安森美等国际碳化硅器件厂商近乎包揽全球市场份额,并且纷纷宣布进一步加码扩产。

“国内这个行业从材料开始算的话,衬底、外延这两个环节起步超过10年了,截至目前已经发展到可以跟国际厂家公平竞争的一个阶段,也都进入了海外供应链。”碳化硅产业链较长,设计衬底、外延、器件设计、器件制造、封测等环节,同时各环节对专业技术和资本投入都有着较高的门槛。

反观碳化硅器件设计和制造环节,“国内企业起步相对较晚,基本始于五六年前。”张永熙提及,包括瞻芯电子在内,截至目前都处于奋力追赶国际同行的阶段。

当然,在这一追赶过程中,里程碑节点也在陆续出现。2018年5月1日,瞻芯电子收获了重要的阶段性成果,该公司成功地在一条成熟量产的6英寸工艺生产线上完成碳化硅mosfet的制造流片。这也就意味着,第一片国产6英寸碳化硅mosfet晶圆诞生。

该公司的第一颗量产产品是2019年9月发布的碳化硅mosfet专用栅极驱动芯片(ivcr1401),2020年10月发布工规级碳化硅mosfet产品,让瞻芯电子成为少有的兼具碳化硅器件与驱动芯片产品的公司。而时间拉近到今年8月,瞻芯电子依托自建的碳化硅晶圆工厂开发的第二代碳化硅(sic)mosfet产品中的1200v 40mω碳化硅mosfet (iv2q12040t4z)通过了aec-q101车规级可靠性认证,并且通过了新能源行业头部企业的导入测试,正式开启量产交付,表明瞻芯电子进一步加快了产品的开发迭代。

“公司的sic mosfet产品从2021年第四季度开始上车,在过去两年的时间里面,尤其是今年以来,我们已经进入到更多的汽车客户里面去。”就目前而言,碳化硅在新能源汽车的应用中占主导地位,在充电桩和车载应用方面均有相应产品。

“我们的第一款产品推出至今,已经在市场上持续出货超过3年的时间,所以也具备了可以跟国际巨头同台竞争的基本条件。”谈及和国际同行相比,张永熙坦言,国内企业和国际巨头之间的差距仍需数年来逐步缩小,“在大规模量产、长期可靠性和市场品牌等方面还有一定的差距。”

而这些差距无法用跳跃来跨过,“国产产品在市场上还没有足够长的时间和足够多的数量,无法检验出在客户端应用时能保证很少失效或者没有失效。”同样,在产品可靠性的全面评估方面,“适配碳化硅的标准目前还在不断摸索中。”相比之下,国际厂商能够接触足够多的客户,更多的产品在客户端使用,且和客户在各种各样的要求下产生联动磨合,“所以在以可靠性和使用寿命为产品核心要求的评估方面,他们做得很完备,而且他们有更多的资源来提供更多的数据。”

张永熙认为,上述这些均为国内碳化硅企业追赶的方向,而市场口碑的建立“需要时间和更多市场导入的机会来帮助企业完成。”

自建晶圆厂:碳化硅行业最优的商业模式?

2022年7月,瞻芯电子晶圆厂交付投产。这意味着该公司从一家轻资产的fabless转型为重资产的idm模式。

这背后有着这一细分赛道自身的特殊性。“作为一家民营初创企业,我们在2017年刚成立的时候不具备第一步就成为idm的条件,但是当时我们就已经预判,整个碳化硅行业,尤其是碳化硅的功率半导体芯片行业,最优的商业模式一定是idm。”

基于此,瞻芯电子实际上是以虚拟idm模式起步,即公司不仅注重设计环节,同时也和晶圆厂合作开发自主的碳化硅工艺平台。“所以前三年的时间尽管我们还是一家传统意义上的fabless公司,但事实上已经具备了非常强的工艺开发能力和经验积累。”

而自建晶圆厂之后的效应是显而易见的,“正因为有了工厂的加持,有了重要的产业链的生产管控能力,所以整车厂或者tier 1(一级供应商)才更愿意跟我们合作,这就是idm模式最重要的一个优点。当然,有了晶圆厂,我们可以提供相对稳定可靠的产能保障,这也是整个产业发展中非常重要的一块。”

除了基于客户视角,对瞻芯电子本身而言,idm模式还有着更为重要的一重战略意义。“我们后续在产品研发和技术迭代上面,有了更好的产线支撑,也就意味着我们的迭代速度可以更快。”

张永熙补充举例,相较于公司第一代sic mosfet产品,第二代的量产时间大幅缩短,“前者产品开发用了三年半时间,后者差不多一年,即使除去第一代产品起步需耗时更久的因素,第二代也至少缩短了半年到一年的时间。”对一家公司而言,产品迭代速度一定程度上就代表着生死攸关的市场竞争力。

另外值得关注的是2022年12月及今年2月,瞻芯电子完成了数亿元pre-b轮和b轮融资,由上汽集团战略直投基金、尚颀资本及国方创新领投。

“融资的主要目的是两块,一块是支撑研发的持续投入,当然也包括量产运营资金的补充,但更重要也是在为晶圆厂的进一步扩产做准备。”

当然,一家初创公司如何完成产品研发和晶圆厂制造的双重任务,这同样是不小的挑战。“现阶段瞻芯电子会寻找合作方一起提高产能利用率,这一点目前很重要,另外就是我们自己要加快自有产品导入的步伐,同时做好包括现金流管理在内的资金管理。”张永熙认为,公司的坚持在于,“车规级以及光伏、储能等高要求的工规级产品持续放量,直到足够利用好我们自己的产能。”

他尤其提到,要达到上述目标,很重要的一点是撬动新能源汽车的主驱动应用领域。“这是非常大的一个市场,其实我们从去年开始就在跟几家重点客户做电驱动的研发导入,当然这个历程会比较长,至少是一年,甚至有可能两年到三年。”此前特斯拉model 3 电动汽车主驱逆变器即率先应用碳化硅(sic) mosfet,而model y电动汽车中则配备了最新的第四代主驱逆变器。

此外,谈及目前国际厂商已经纷纷迈入8英寸碳化硅晶圆阶段,张永熙毫不犹豫地回答,“8英寸一定是未来的方向,如果瞻芯已经是一家成熟的上市公司,是一家规模比较大的主体,我们今天一定会开始布局8英寸碳化硅的研发。”

然而,其同时强调,对当下规模的瞻芯电子而言,“核心任务还是把现有的6英寸生产线以及产品打磨好,让生产线高效率地运转起来,让自己的产品进入到更多的客户,尽快成长为国内碳化硅芯片的领军企业。”

张永熙认为,基于8英寸碳化硅生态的成熟尚需几年时间,“对我们这样一家成长型的创业企业而言,也还有时间窗口。”届时,瞻芯电子或将采用更为灵活而非从头建厂的策略加速赶上。

“公司下一阶段的发展,甚至8英寸的生产线我们都会将临港作为落地选择。”张永熙强调,回看过去几年瞻芯电子的发展历程,临港是公司诞生之地,目前公司的总部和核心部门也全都在临港,“这里也会是瞻芯电子一步步走向世界的最重要的一个支点。”

临港智能汽车生态城:芯片和汽车产业高度融合是关键

临港要建设智能汽车生态城,车规级芯片企业在其中的机遇如何?又将扮演怎样的角色?

从产业发展现状来看,在目前新片区构建的“6 2”前沿产业体系,汽车产业是其中产业规模最大、带动效益最强的一个产业集群。据临港管委会方面披露的数据,临港汽车产业产值从2019年的314亿元增长至2022年的2413亿元,仅用4年时间就完成了产值翻三番的瞩目成绩。同时,集成电路也是临港新片区重点发展的核心产业之一,目前已形成了覆盖芯片设计、制造、装备、材料、封装测试等一体化的全面产业生态。

良好的集成电路产业基础可以有效地支撑汽车电子产业的发展,满足智能新能源汽车对车规级芯片、功率半导体等关键部件的需求。这也正是临港的独特优势所在。

“中国有很多称作‘汽车城’的地方,但基本上都没有很强的芯片产业,临港不一样。”张永熙同样认为,“临港较为完备的芯片产业链,会是临港将来大力发展智能新能源汽车的重要基石。”

得天独厚的条件之外,张永熙提醒做好芯片和汽车产业的融合是未来发展落地的关键。当然,这也是国内碳化硅企业追赶国际巨头的绝佳契机。

“无论是新能源汽车厂商,还是一级供应商,我们的客户都已经是世界级的企业,有这样一些世界级客户的牵引,国内的碳化硅芯片企业就有了非常好的历史机遇。”张永熙进一步补充道,“20年前,下游客户本身需要用全世界最好的芯片来完成自身产品的研发和搭建,现在他们走到了世界的前沿,在今天这个时间点,他们也愿意来帮助国内的供应商来提升产品竞争力。”

“这是接下来几年国内碳化硅芯片领域能够尽快赶上国际水平,甚至将来有可能实现超越的一个很重要的原因。”张永熙强调,对国内企业而言,在这样的机遇面前,“核心是技术研发要始终冲在最前沿,把产品做好、客户服务好、市占率提上去,包括公司的管理也要高效跟上,提升全方位的竞争力。”

而对临港这片前沿产业发展热土而言,“希望能尽快促成芯片行业和汽车行业的高度融合,这个融合不仅仅是给国产芯片一个进口替代的机会,更重要的是让芯片公司跟客户端企业一起来引领行业发展,一起定义下一代更有竞争力的汽车用芯片。”

在张永熙看来,临港未来可期。“公司创立之初,我们需要有创业精神的人,这不是一个口号,而当时的临港在某种程度上替我们做了筛选。”彼时,查看地图发现位置偏远不来面试,甚至坐地铁到了滴水湖站仍然返回,都是真实发生过的场景。“尤其在临港新片区成立以后,整个临港的政策更加支持公司研发和留住人才,配套也更加完善,在外界的知名度越来越高,可以说这几年我们是在通过临港吸引人。”

“一家创业公司在成长的同时,能够伴随一座城市的发展,这会给大家带来额外的幸福感和成就感。”张永熙说,这是理想主义,但也在真实地激励他和他的伙伴们。

责任编辑:李跃群
校对:刘威
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