國產晶圓廠紛紛擴產功率半導體，除了搶占電動化賽道還要破除“瓶頸”
根據SEMI（國際半導體產業協會）最新統計，2022年至2026年間，全球晶圓廠產能將持續擴張，達到96座晶圓廠，其中約76座為12英寸晶圓廠，其余20座為8英寸晶圓廠；從分布來看，新建晶圓廠趨勢仍向亞太地區傾斜，65座晶圓廠將位于亞太地區，其中26座位于中國大陸。
國內晶圓廠陸續擴產功率半導體
中國大陸的這26家晶圓廠主要專注于擴大功率半導體和成熟的工藝產能。
晶圓代工龍頭中芯國際在未來5至7年內將有約34萬片晶圓產能的12英寸生產線建設項目，其中包括深圳、北京、上海等地項目。此外，中芯國際子公司還投資建設了一條12英寸特色工藝中試生產線，位列紹興項目三期（計劃于2023年竣工），該生產線主要生產IGBT、SJ等功率芯片，以及BCD等功率驅動芯片。
中芯國際紹興項目總投資42億元，目標建設一條涵蓋研發和月產萬片晶圓的12英寸專業化工藝中試生產線。以三期項目為基礎，未來2-3年計劃投資222億元建設月產10萬片晶圓的12英寸數模混合芯片制造項目。
華虹無錫工廠二期也于近期開始建設，該工廠投資額達67億美元，計劃新增一條12英寸專用工藝芯片生產線，月產能8.3萬片晶圓。預計一期、二期建成后，該基地可達到月產能18萬片晶圓。
華虹表示，重點關注“特色IC+功率分立器件”工藝的需求，正在對汽車級芯片、非易失性存儲器（NVM）、電源管理和電源組件等工藝進行深入規劃和研發，目標是繼續增強其在新能源汽車（NEV）、物聯網、新能源和智能終端設備方面的應用。
近期，正在籌備科創板IPO的華虹計劃募資總額180億元，用于投資無錫項目、8英寸晶圓廠優化升級、創新研發等，還有專業流程和流動性補充項目。
華虹近期獲得了大基金（國家集成電路產業投資基金）二期資金資助，該基金將出資至多30億元人民幣，成為華虹的戰略投資者。未來，當華虹完成IPO時，大基金將成為其主要股東之一。
根據IC Insights 2021年全球晶圓代工廠營收排名數據，華虹半導體排名第六，是中國大陸最大的以專業化工藝為主的晶圓代工廠。到2022年底，月產能達到32.4萬片晶圓（相當于8英寸晶圓）。其產能位居中國大陸第二，僅次于中芯國際。
長期深耕MOSFET、IGBT等功率半導體的華潤微電子，產能也在不斷增長。華潤微電子目前擁有3條6英寸和2條8英寸生產線，還擁有兩條12英寸生產線，一條已投入使用，另一條正在建設中，分別是重慶12英寸晶圓制造生產線和深圳12英寸專業模擬生產線，規劃月產能分別為3萬臺和4萬臺。
華潤微電子表示，2023年，重慶12英寸生產線和先進封裝測試基地的重點將是MOSFET、IGBT等功率器件，覆蓋中低壓到超高壓，容量也在不斷增加。深圳12英寸生產線預計2024年建成，計劃專注于電源IC和MCU，這些重大項目都是為了滿足當地新能源汽車和太陽能市場的需求。
盡管從2022年開始，半導體行業已從“供應短缺”轉向“訂單取消”，但在功率半導體應用領域，尤其是IGBT芯片仍然出現短缺。業內人士指出，中國大陸高端功率芯片，特別是太陽能、電動汽車等新興產業，仍面臨供應短缺的問題。
汽車電動化大勢所趨，功率半導體深度受益
車載功率半導體穩健發展，離不開高壓平臺應用的助推。整車動力電池電壓平臺有 望將逐漸從現有的 400V 升級到 800V 系統，以滿足消費者對電動汽車的長續航、快速充 電等期待，而這將對功率半導體的性能參數提出了更高的要求，中高壓功率器件如 SJMOSFET、IGBT和碳化硅 MOSFET將會在車端大量應用，其單車價值量有望繼續提升。 據半導體行業縱橫數據，混動和純電動汽車上功率半導體價值量分別占單車半導體 總價值的 40%和 55%。據英飛凌統計數據，純電動汽車半導體價值量預估在 1000 美元 左右，而功率半導體達 550-600 美元左右。而車載功率半導體中最具代表的即 IGBT 和 MOSFET。
車規功率半導體需求強勁，電動化與高壓化是兩大重要推動力。隨著汽車電動化、高 壓化逐步滲透，功率半導體在電動汽車上單車價值量有望進一步提高。
在傳統燃油車上，單車功率半導體價值量在 71 美元左右。且主要以中、低壓 MOSFET 應用為主，比如在車門、車窗、座椅調節、后視鏡、儀表、影音、HUD、 自動啟停、雨刷、天窗、轉向 ECU、制動 ECU、安全氣囊、空調電動水泵、座 艙儀表燈、前后視大燈驅動等涉及電機等應用場景大量使用。MOSFET 單車用 量超 100 顆。比如單個轉向 ECU 中使用數量達 8 顆。平均單價 2-10 元人民幣 不等。
電動汽車包括純電動，插電混動，混動（中混和強混）等。在此類汽車上， 電機驅動、照明、熱管理、電動汽車主驅逆變器、DC/DC、升壓器和 OBC （車載充電器）等產品將依據各自的工作功率大小，選擇不同的功率半導體 器件。高、中、低壓硅基 MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET 均有廣泛使用。
不同類型的功率半導體分立器件和模塊，在汽車上都能找到應用的落腳點。車載功 率半導體種類多，在做選型時，成本和效率是最關鍵的兩大要素。首先需要考慮需要多大 功率，再去匹配多大的電壓和電流，再結合系統效率和成本最終設計出一套最優方案。功 率半導體分立器件和模塊根據在車上不同的系統應用，則選用不同規格的器件。 由此可見，功率半導體在電動汽車上應用場景非常廣泛。不同種類，不同規格的 產品都能匹配到不同的系統應用。電動汽車銷量穩健增長，最先獲益的有望是當前具 代表性的功率半導體——硅基 MOSFET、IGBT 以及碳化硅。
產業鏈上下游不斷協同
我國汽車功率半導體發展起步較晚，產業鏈尚不健全，上游的襯底、外延、晶圓、封裝、測試，中游的電機、電控，下游的整車，以及關鍵材料、裝備、軟件、工藝等產業基礎還沒有形成協同創新、協同發展的局面。
為抓住機遇，共促汽車功率半導體發展，形成競爭優勢，在工信部裝備一司、電子司的指導下，在產業鏈主要企業的支持下，汽車功率半導體分會在汽車芯片創新聯盟組織下正式設立，以促進功率半導體行業發展為總體目標，圍繞產業鏈構建創新鏈促進產業協同合作，加快關鍵技術的快速突破，構建有競爭力的車規級功率半導體產業鏈。
“值得一提的是，近年來，以碳化硅、氮化鎵等材料為代表的化合物半導體因其寬禁帶、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等優異的性能而飽受關注。”張真榕還向記者表示，碳化硅功率器件受下游新能源汽車等行業需求拉動，市場規模增長快速。
根據IHS數據，受新能源汽車行業龐大的需求驅動，以及光伏風電和充電樁等領域對于效率和功耗要求提升的影響，預計到2027年碳化硅功率器件的市場規模將超過100億美元，2018-2027年的復合增速接近40%。
博世中國執行副總裁徐大全表示，碳化硅芯片在未來2至3年都呈現供不應求的態勢，博世持續在中國尋找合作伙伴來布局新產能。
“碳化硅處于汽車應用的起步階段，需不斷提升碳化硅功率器件的生產制造良品率，滿足車規級量產質量要求。”一汽研發總院功率電子開發部部長趙永強則表示，碳化硅應用于車輛屬于系統工程，需要整車、零部件、原材料生產企業的全產業鏈共同合作，中國整車同行給國產半導體試錯中改進的機會。
碳化硅芯片加速降成本
從去年以來，新能源汽車行業發展迅速，芯片需求大增，導致缺芯問題影響了產業的正常發展，也成為不少企業的困擾。
對此，奇瑞汽車研發總院芯片規劃總監郭宇輝向《證券日報》記者表示，今年結構性缺芯情況還存在，功率半導體只是其中一種，計算機類、控制類等也都存在短缺情況，半導體投資需要18-32個月的建設周期，從去年開始很多半導體廠商開始建廠，但到2025年才能真正釋放出產能。
郭宇輝還提到，目前電動車前后驅都使用碳化硅功率半導體的成本太高，行業共識是只有20萬元以上的電動車才會用碳化硅功率半導體。目前國內碳化硅原材料都是來自進口，國內還沒有大規模供應。
據了解，三安半導體投資160億元的長沙碳化硅全產業鏈垂直整合超級工廠，2021年6月一期工程投產，6英寸碳化硅晶圓產能爬坡至20萬片/年，二期工程預計2023年完工，達產后年產能50萬片6英寸碳化硅晶圓。
張真榕向記者表示，行業結構性缺芯確實存在，但這其中有危有機，公司也正在抓住這個機會，不斷降低碳化硅的成本，并加速規模化應用，三安碳化硅功率半導體有望在今年四季度正式“上車”。價格下降來源于創新，一是生產技術良率要提升，二是整個設備原材料的國產化和技術創新也會帶來成本降低。
郭宇輝也表示，具體到奇瑞方面的芯片應用，一方面是加速國產化，另一方面是保證供應鏈安全，在缺芯的時候能找到替代方案。
