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汽车芯片短缺远远超出了人们的想象。
每隔一段时间，便有乐观的声音认为短缺即将缓解，产能即将过剩，资本市场的此类言论不绝于耳。但现实总是出人意料，汽车芯片短缺的状况，又加剧了。在其他细分芯片领域适用的一些逻辑，在汽车芯片面前失效了。
为什么汽车芯片如此不同？
在远川最近创建的“汽车芯片赛道交流群”，资深业内人士对汽车芯片的系列问题进行了深入探讨。
对于车规级芯片短缺的原因，一位群友以MOS品种为例进行了解析，“比如格罗方德交付6W片给意法，那么这里面90%大概95%以上的产品良率可能都稳定在98-99%这个范围，一旦某个时间段超出这个范围，马上要求跟踪和找出异常，要给客户提出改进性报告。国内暂时还没法这么做，能供应就先上，还谈不上大规模稳定的替代。”
谈及IGBT不同代际的技术差异，一位群友认为，“IGBT是没有明显代际区分的，只不过英飞凌最大自己弄了个七代……而且并不是一代就比一代强”，同时，“国内所有的晶圆厂，工艺能力和英飞凌起码有三代差距。半导体的工艺，国内还停留在吃设备的阶段，基础科学的短板就体现出来了，对原子层面各种作用的理解非常匮乏。”
而各个汽车芯片厂商，群中有观点认为，中车时代电气产品比一般“国产的要先进点”，但不能完全满足市场需求；安世半导体收购NWF会对斯达半导产生冲击；斯达半导的快速发展占尽了“天时地利人和”。
言及碳化硅，一位群友认为SiC-MOS产品的批量化生产，“（国内发展得）比较快的是中车，他们的比导比较好了，但是离国外还有些差距，明年他们应该能做到沟槽结构。”
以下，是来自“远川研究｜汽车芯片赛道交流群”讨论的精华摘编:
01
车规级芯片为什么缺？
@群友01
以车规级MOS为例，终极还是要看测试数据和厂家卡控的标准和标准的执行力度。比如新加坡格罗方德交付意法的车规级MOS，良率98-99%,这个只是起步的门槛，还有短中长，失效分析，电气测试，异常流程监控。而中车也是在某些领域大概某个级别的规格突破。比如格罗方德交付6W片给意法，那么这里面90%大概95%以上的产品良率可能都稳定在98-99%这个范围，一旦某个时间段超出这个范围，马上要求跟踪和找出异常，要给客户提出改进性报告。国内暂时还没法这么做，能供应就先上，还谈不上大规模稳定的替代。
一片晶圆片按尺寸分可以是6寸、8寸、12寸，每个MOS芯片的大小是相对固定的，比如8寸片上可以有200个MOS，那么我们在格罗方德交付芯片每一片可能就是200×(98-99)%个芯片都是测试通过的。然后交付6W片，这6W片都满足这个标准。大概90-95%以上的芯片满足这个标准。
还有就是某个时期的芯片，如果不在这个标准范畴，可能就要报废，大概降级，不能用在车规上。
这还仅仅是晶圆片前端出厂，后面的封装测试，还要淘汰一批，理论上，博世意法，会长期坚持贯彻这个严苛的标准。疫情期间应该也是这样，才能给予供应商采购商信心。
信誉口碑的建立和维护很难。国产突破了，替代也是一个漫长的过程，需要有100小时、1000小时、5000小时、10000小时的极端恶劣情况模拟测试。
02
IGBT的代际之争
1. IGBT不同代之间的区别具体在哪里？
@群友02
我理解，实在IGBT是没有明显代际区分的。只不过英飞凌最大自己弄了个七代…富士电机跟中车时代的代数跟它都对不上的。而且并不是一代就比一代强（固然性能改进还是有的），比亚迪大概是相当于英飞凌4代。
@群友03
这个实在是跟工艺有关的，工艺改进的大方向是成本优化，什么短路能力，安全工作区的概念不去考虑的话，总的来说功率器件的设计优化方向都是为了纵向减小元胞和横向低落电阻而努力。
2. 英飞凌的第五代和第六代IGBT是不是都相当于第四代的改进版？在第七代才有比较大的技术变化，那第五代和第六代是在哪些方面有明显改进呢？
@群友04
基本上就是减薄工艺和沟槽工艺的变更。
@群友05
我看扬杰也是说自己的产品相当于英飞凌的4代。
@群友03
国内所有的晶圆厂，工艺能力和英飞凌起码有三代差距。半导体的工艺啊，国内还停留在吃设备的阶段，基础科学的短板就体现出来了，对原子层面各种作用的理解非常匮乏。
我拿SiC举个例子，因为SiC是一种极性晶体，针对不同晶向的刻蚀速率是不一样的，这是沟槽工艺的难点；SiC的堆垛层错能很低，使得在离子注入时轻易生成很多层错，这些层错在微管上反应对原有4H晶型的局部粉碎，可能导致局部的3C化，也就是局部禁带宽度低落，耐压减少，同时由于3C的六方度比4H低，使得局部掺杂的电离率变高，会直接影响器件的性能
3. IGBT是不是也有类似车辆排量的参数？
@群友03
功率密度吧。不过这个还是有些区别的。驱动电机运转的关键是经由逆变电路输出的三相交流电。电流是直接参数，乘上电池电压就是输出功率，然后根据电机的参数，可以转换成内燃发动机的类似马力、扭矩的参数。
又想了一下，排量不光依赖IGBT，更依赖电池系统。现在大家提到的讲400V母线电压提升到800V就是为了提升输出电压。而提升输出电压需要升级电池电压，需要更多做电池串联。如果受限于车身重量，不额外增加电池组的话，就要减少并联电池组的数量，这会低落续航里程。所以800V的情况，大家选择碳化硅的意义就有了，因为可以增加功率密度、提升能耗，通过减重和减缓电池消耗来达到均衡续航里程的目的。
简朴来说IGBT在导通状态下就是一个小电阻的状态，电压不变的情况下通过的电流是一定的。
@群友06
新能源汽车的核心零件可分为三部分：动力电池，电驱（电机控制器，电机，减速器），小三电（PDU+DC+OBC）。电车能跑，主要靠这3个。
03
群雄逐鹿的汽车芯片厂商
1. 中车时代电气
中车的芯片是买哪家的？
@群友07
自己生产的。
关于中车时代的两家公司，智新半导体、国芯半导体。
@群友03
这两家公司做出来是为了和主机厂对接的，都会有。以我打仗比较多的是国芯为例，都是中车自己的人，办公室就换了个牌子而已。中车自己产业链是很全的，器件、模块都有。
据经销商交流，中车采购的富士和三菱的，可靠性技术可能不如英飞凌。
@群友01
但是暂时应该比国产的要先进点，供应给新兴的电动车企。传统车企的采购暂时很难国产替代。意法半导体-博世的车规芯片的生产订单在新加坡马来西亚的量非常大，良率和可靠性测试要求非常高，非常的严苛，国内可能一时半刻很难达到。
国家电网的下单给华润微的IGBT，还在验收和尝试。斯达和士兰都在尝试，但是车规的可靠性，和稳定性都还达不到，和英飞凌还有差距，暂时在工业级上面寻求突破，也未能乐成。高频高压的，特种电源上面听经销商说测试国产的都通不过，只能选英飞凌。
中车只有6寸线，生产服从和产能都还是达不到市场需求。
2. 安世半导体
关于安世半导体收购NWF。
@群友06
NWF的事情，对斯达的出货已经有小的影响了。
@群友08
NWF估计提价逼走英飞凌，产能供国内。
安世决定不给供货了么？
@群友06
明确不供货。
NWF为什么会对斯达产生影响？
@群友06
斯达有一部分用工业类用1200V/600V，小电流IGBT芯片由NWF做。最新消息是已经断货了。但是我觉得对斯达影响不大，他们主要的晶圆代工厂还是华虹
@杨健楷
会逼走么？会不会英飞凌也提价？
@群友09
英飞凌不会怕的，WAFER厂涨价，他跟着涨就好了，高端系列现在英飞凌占比大。只不过对于终端客户能不能接受涨价，倒闭国内的这些客户去找替代，然后NEXPRIA又是国内头牌替换，所以既能提高产能又能扩大市场。
3. 斯达半导
@远川点评
从斯达的业绩及其驱动因素来看在近期，斯达受益于功率半导体短缺和A00车型暴增，如果明年A00市场维持高增速,斯达在2022年业绩便有了保证。同时，如果斯达在中高端车型定点顺利，A级及以上车型的放量，预计将为2022年晚期和2023年之后的业绩增长提供动力。
但目前，根据业内消息，中车时代电气和国内的混动和纯电A级及以上车型市场暂时领先率先取得了一些订单，后续斯达如安在这一市场竞争，可以或许争取到哪些客户，值得关注。
@杨健楷
斯达天时好，这个是无可比拟的，今年A00小车行情爆发，赶上了，实在斯达是先在一个不起眼的汽车细分市场占据了优势地位，由低往高打，技术实力、产业链布局不见得是最佳的，但是时机实在是太好了。近期和中长期去看这个产业，我觉得竞争格局会发生很大变化。
@群友02
斯达的模式是，天时地利人和都占了，地利在长三角，贴近用户，人和是老板IR出身，自带投资光环。
斯达的不足是FABLESS，产能跟制造要靠上海先进跟华虹这些，还有英飞凌（直接买芯片封装）。而功率半导体的制造很多是需要Know-How的，这个短板必须给市场补足。
特别是后面中车时代电气跟比亚迪半导体这两家上来，在大A的投资格局里是要重新调整。
@群友03
国内目前才刚开始，不用这么早下结论。这个也是斯达的问题，车规级市场逐鹿才刚开始。
04
碳化硅
1. 珠宝用碳化硅做什么？
@群友03
莫桑钻。
@群友06
秒懂！莫桑钻是合成碳化硅石的一个俗称，具有南非钻的光学与物理特性，火彩是天然钻石与合成钻石的2.5倍多。比利时魔星钻：全称SQUARESILICONESYNTHETICMOISSANITE，是目前环球品质最顶级的莫桑钻。
2. 国外碳化硅厂商竞争现状
@群友10
问了科锐原厂，目前量产4寸，明年8寸。
@群友06
科锐，罗姆，ST都有SIC晶圆厂，有衬底，有单管，有模块。英飞凌买科锐的衬底。车厂或配套厂买单管或模块做主电机电驱或车载电源。
7月27日，意法半导体宣布在瑞典NORRKPING工厂推出首批200MM（8英寸）碳化硅晶圆，这被视为碳化硅衬底从150毫米向200毫米制式产品过渡的里程碑，是对汽车等工业市场电气化中的大力支持。
英飞凌是没有碳化硅质料的SIC功率器件厂商。16年想收购科锐，差一点得手了。
3. 国内厂商在SIC-MOS产品上什么时候会有批量化的产品？
@群友03
还有段时间，比较快的是中车吧。他们的比导比较好了，但是离国外还有些差距，明年他们应该能做到沟槽结构。国内2家新的SiC代工线都还没完全吃透MOS，要拿到稳定的量产国产MOS，还要再等等。
@群友11
设计公司要么是XFAB，要么是台湾汉磊的代工管子，没什么性价比。
@群友04
我三年前就在推这个市场，真的到处都是坑。我问过所有宣称在做SiC产品的公司,MOS没有可以量产的产品。所有宣称可以量产的都是在吹牛B...但二极管市场真的是红海了，大浪淘沙，头部的几个也都亏钱在搞。二极管的都还好，但民用的MOS,大批量的真的还没有看到，55所的管子应该还不错的。
@群友03
55所的MOS也是一言难尽，而且它现在也欠好难货。国内他们和中车是稳定有生产的，找他们对接的下游需求太多了。
05
芯片供求信息
@群友12
需求MICROCHIP的MCU芯片，PIC18F1320-E/SO，10000只+，现货，大概9月10月交付都可以。交付上海工厂。
@群友13
TJA1145T/FD，5000个。TJA1145AT/0Z、TJA1145T,118有哪个都行。
06
远川观点
汽车芯片短缺的根源，在宏观上来看，是因为环球治理秩序尚未恢复正常，不同经济体应对疫情的治理能力天差地别，芯片贸易市场化成为幻影。在微观上来看，是因为芯片设备老旧，供给基本没有，市场参与者缺乏生产动力。
因而，真正决定供给的，是环球治理能力的正常化历程，只要环球贸易秩序尚未正常化、对于新冠疫情的反应能力没有成为一般政府的反应能力，芯片供应链的正常运转便遥遥无期。
汽车芯片的国产替代，有如时代电气一般走高压到低压、轨交到乘用车的降维门路，与整车厂合作建厂的；有如比亚迪一般主要实现自给自足的；亦有如斯达半导一般从低端乘用车切入的。
总的来说，我们看到了国产替代的盼望，但碍于技术水平、市场经验不足，车规级产品的高可靠性等要求，高端电动车依然是国产汽车芯片的荒芜之地，替代前路迢迢。而国内疫情总体平稳，汽车芯片厂商供货能力强，或是一轮快速追赶外国大厂的绝佳契机。
全文完。感谢您的耐心阅读。
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