从MCU转到IGBT汽车芯片呈结构性紧缺

行业分析公司AFS最新数据显示，由于芯片短缺，今年全球汽车市场累计减产约281.02万辆。AFS预测，到今年年底，全球汽车制造商将减产368.06万辆。

这两年全世界芯片短缺让大家措手不及，受影响最大的就是汽车芯片，导致各大汽车厂商出现“停产等芯”的局面，纷纷放出减产的消息。最近消费电子芯片需求大减，出现了减产、砍单的现象。各大芯片厂商也纷纷将产能转向更受欢迎的汽车芯片，更多厂商加入汽车芯片的生产行列，于是“汽车芯片不再供不应求”的消息传出。但据记者了解，目前只有部分汽车芯片得到缓解，整个汽车芯片市场正在向结构性短缺转变。其中，最紧俏的，甚至被称为汽车生产的“咽喉”的，就是IGBT动力芯片。

需求量大、扩产困难、周期长的车辆，IGBT短缺。

据了解，虽然汽车产销量同比下降，但新能源汽车同比大幅增长。至于对芯片的需求，新能源汽车的消费量远高于传统燃油汽车，这也是汽车芯片需求与汽车生产趋势不匹配的原因之一。

相比消费级和工业级产品，汽车级芯片对安全性和稳定性的要求更高，RD周期更长，技术门槛更高，资金投入更大。因此，汽车级芯片的发展面临更多的挑战。汽车可以分为MCU、AI芯片、IGBT、模拟芯片、传感器、存储器等类型。之前最稀缺的MCU已经被各大厂商积极的扩产所缓解，现在缺核的主角已经被IGBT取代。陶氏投资咨询公司总经理卜日新在接受《中国电子报》采访时表示，新能源汽车的电气特性更加明显，需要使用更多的功率器件，尤其是IGBT和碳化硅功率器件，起着非常核心的作用。

IGBT指的是绝缘栅双极晶体管芯片，是目前大功率开关器件中最成熟、应用最广泛的功率器件。它具有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降、低驱动功率和低饱和电压的优点。它是能量转换和传输的核心器件，被称为“电子电力器件的CPU”，发展潜力巨大。

迪咨询IC中心高级顾问迟先年表示，由于新能源汽车和汽车的智能化发展，汽车芯片市场近两年一直保持着旺盛的需求，其中新能源汽车的核心部件IGBT是最稀缺的产品之一。

甚至之前就有车企表示，能生产多少辆车主要取决于IGBT功率芯片的供货情况，部分IGBT功率芯片的供货周期已经超过50周。Core Research高级分析师张告诉《中国电子报》记者，主要有两个原因:一是需求大幅增加。汽车机动化趋势不断加快，车辆规电器件的充放电模块、电池、电控、电驱动系统需求快速增长，超过其他芯片类型。二是车辆限界动力装置扩产难度大，周期长。汽车功率器件的制造工艺相对落后，通常制造工艺在1μm以上，这种制造工艺的芯片多为8寸线生产。目前8寸线面临一些尴尬的问题。生产效率、成本、自动化程度远不及12寸线。因此，无论是晶圆厂还是设备商，都不愿意在8寸线上投入太多资源，甚至晶圆公司考虑到未来可能的产品组合和发展空间，宁愿投入更多资金建设更先进的12寸线。

合理配置产能，补充碳化硅器件才是正确的解决方案。

据悉，虽然各大厂商都在积极扩大功率半导体的生产，但目前形势依然严峻。张指出，至今仍未恢复正常交付周期的原因是复杂的，既有技术原因，也有战略原因。从技术上讲，生产的扩大仍在进行中。首先，从项目评估、落地、厂房建设、设备采购到生产线启动、生产运营需要3年左右的时间，近两年设备的交付周期长达半年到一年。其次，车规芯片认证最快也要2年左右。战略层面，几大功率器件的头部企业，如英飞凌、意法、瑞萨等。在扩大生产方面非常谨慎，他们的努力和实施没有跟上需求的增长。

现有的能力分配是一种快速可行的方法，但对于满负荷生产线来说，改变产品类型并不容易。同时，电力设备通常被认为毛利较低。一旦需求稳定，价格下降，晶圆线就要改变产品类型，所以晶圆线没有特别的动力把现有产能转移到动力设备上。而消费类电子功率器件的生产线可以通过车辆法规认证和改进芯片技术来缓解汽车功率器件的不足。

迟先年预测，目前电力设备的短缺预计将持续到2023年底，因为随着新生产线的扩张和新能源汽车需求的减少，电力设备的需求将达到一个相对稳定的水平。此外，随着碳化硅功率半导体技术的成熟和成功生产，也将对缓解功率半导体的短缺起到一定的作用。

张也认为，受疫情和国际合作环境的影响，汽车动力装置的短缺还将持续一段时间，预计在半年到一年之间，主要是受扩产和调配的双重因素影响。碳化硅对硅基功率器件有很强的替代性，但目前价格仍然较高，工艺仍然不稳定，供应量很小，远远低于需求，所以碳化硅对缓解功率器件的短缺只有非常有限的作用。

布心非常看好碳化硅功率器件。他认为碳化硅功率器件在新能源汽车上确实会有很大用处。随着碳化硅新生力量的逐渐崛起，也将有效缓解车载轨距功率器件供应不足的问题。