智新科技周海鹰：新能源汽车之“心”：功率半导体器件及其整车应用

2021年6月17日-19日，由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上，本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题，设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”，全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英，共商汽车强国大计，落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，助力构建“双循环”新发展格局。其中，在6月19日下午举办的主题论坛“汽车‘芯荒’与中国对策”上，智新科技股份有限公司CTO周海鹰进行了主题发言。以下内容为现场演讲实录：

周海鹰：非常高兴有机会参加这么一个重要的论坛，我看了一下好像做演讲的嘉宾里面就一家车企，我也很荣幸作为车企的代表来介绍一下在这次“芯片荒”中车企的现状以及我们的思索和已经开展的对策。

我的题目叫新能源汽车之“心”，刚才讲得很大一部分是计算芯片或者逻辑芯片，那是负责计算，我们叫做汽车的大脑，负责智能化。IGBT、碳化硅强调的是功率半导体器件，更多要输出强劲的动力，所以我们把报告题目定义为新能源汽车之心。在这里，我会介绍一下东风智新在汽车芯片，尤其在功率器件里面我们的一些动作。

这张是我们在网上找到的一张图，介绍了一下传统的燃油车和现在的智能电动车的核心零部件比对。我们觉得，未来智能化最好的载体在新能源汽车，尤其是在纯电电动车上。大家会看到，在电动车里面需要大量的汽车电子和电气的器件，功率器件和逻辑芯片器件在这里面会大量存在。

前面各位嘉宾详细分析了计算与控制类芯片，我这里分析一下，尤其以车规级半导体的市场情况。

2020年，纯粹从汽车半导体市场来说，燃油车中芯片价值是457美元，电动汽车则达到834美元。这里纯粹只是指芯片，如果延伸到板级的汽车电子产品，价值就会更加丰富。

刚才大家谈到对芯片的分类有各种类型的芯片，包括功率性芯片、控制类芯片、传感器芯片、存储类芯片、高性能AI级芯片等。汽车未来将不仅仅是传统的发动机+底盘+变速箱，更多将是芯片+操作系统作为核心零部件来定义汽车的特点。

分析一下芯片自主化。刚才大家有自主化不同的数据，比如占5%、15%。我们查阅了解到，真正能够做到完全自主化的汽车芯片仅占3%左右。在全球八大汽车电子产商里面基本上都是国外的企业，和现状符合。国内做汽车芯片的企业非常欠缺，这就是为什么现在强调要进入到汽车芯片领域，要进行汽车芯片的国产化替代。

分解一下汽车成本。我是做新能源汽车的，在新能源汽车里面，除了电池以外，最大价值单元就是电控。电机控制器里面，如果算上IGBT和MCU，就占到价值50%，如果再算上汽车的一些电阻、电容单元，会达到70%左右。半导体及元器件已经占到电控的核心价值。

我们公司在汽车产业链里面核心是Tier 1角色。但我们也是一个电机、电控的生产厂，也是核心电驱动总成的供应商。

从这个角度来说，可以看到汽车功率半导体在汽车整体成本里面价值是非常高的。尤其是按照未来电动车汽车发展趋势，我们正在做800V高压平台电驱动平台，为了支持快充业务，以及支持更大功率密度、高可靠，需要功率器件具有更强的性能，因此基于碳化硅和砷化镓的新一代的汽车功率器件，我们也处于一种预研状态。

这是我们对全球功率半导体器件做的市场预测，会看到按照国家新能源汽车整体的布局。按照在今年上海车展上，董事长发布的东风公司“十四五”新的战略规划，2025年将有100万新能源汽车，占据国内大概15-20%的市场份额。我们认为，新能源汽车未来发展有很大的空间，作为新能源汽车核心的心脏，IGBT等功率器件有非常大的市场空间。

对于生产环节，功率器件跟逻辑芯片也是一样，有做晶圆的、有做foundry的、有做封装的，有做制造的。我们公司当时也碰到“芯荒”，是指IGBT功率器件的芯荒，我们的车造出来了，但是自己没有IGBT功率器件，这是2016、2017年发生的事情，也正是此事促使我们集团下定决心自己做IGBT的封测和国产化替代。

我们正是基于考虑到完全国产化、自主可控的资源掌控能力，合资成立了一个智新半导体公司，专注于做IGBT模组。在今年，IGBT模组已经实现量产，现在已经在集团自主板块的车型里面进行大量的量产供货。

IGBT封装技术简单介绍一下，它有两种核心的封装模式。一个是6in1的IGBT模组方式，还有一种单管的方式。我们采用的是6in1的封装模式。

再谈一下下一代IGBT碳化硅器件。现在就高压快充来说的话，我们判断从2023年起，快一点从2022年底的话，新能源汽车，尤其是纯电汽车平台可能就是高压平台，750-850V这样的高压平台。这因此需要碳化硅功率器件。我们看到，碳化硅器件的成本相对IGBT来说还是比较高的，我们现在正在做预研课题，和主机厂一起合作做800V高压电驱动平台，可能今年10月份东风科技周展示出来。

这个平台设计目标，就是不增加整车的成本，怎么做到呢？高压器件成本会增加，但是它会带来效率更高，也就意味着我可以减少电池包的电量。从这个角度来说，减少电量反而降低成本。通过这种方面，我们采用碳化硅的器件，争取在10分钟能够达到350公里的快充能力。因此减少电池包的使用，减少电量使用就带来成本的降低，因为逆变器采用碳化硅的话，体积更小，会降低材料成本以及对应的电子元器件的成本。整体来说，整车成本可以维持不变，甚至略有降低。如果能做到这样的程度，我相信碳化硅器件的使用会大量推广开来，从而导致新能源汽车的成本降低，能够和燃油汽车更好的竞争。

这是国内国外调研的能够做碳化硅各个环节，从衬底、外延到模块、器件，我们找到的一些供应商资源。智新是通过和中车时代半导体合资，成立了一家由智新控股的智新半导体公司来完成这样的封测能力。

刚才算是科普了一下车规级功率半导体及其应用。下面谈谈这次“芯片荒”东风怎么布局的，包括新能源智能网联汽车核心零部件，未来电动化、智能化、网联化，东风的布局和智新实际的对策。

首先，现在一个很重要的趋势就是核心的主机厂都在积极布局新能源三电，电机、电池、电控。包括上汽、广汽、比亚迪、长城、蔚来、特斯拉、东风。我所在的公司是智新科技，是东风集团针对三电需求，也是针对智能网联未来的发展，围绕着电驱动、电控、功率器件和电池布局的核心零部件技术和资源掌控能力的建设。现在，集团给我们的定义是新能源智能网联核心零部件的研发和生产的主阵地。当然我们还有比较大的生产基地。

我们公司的定位实际上也是围绕着国家对新能源汽车“三横三纵”的技术路线图发展的。首先是，驱动电机和电力电子，这里面我们现在有完整的从70千瓦到240千瓦的各种纯电驱动总成平台、混合动力平成，有非常先进的八层扁线电机定子产线，有多合一的电机控制器，有功率器件。

在动力电池这块，通过跟宁德时代的合作，我们有合作的电芯公司和PACK公司。另外在网联化和智能化这块，现在正在积极布局以汽车安全，包括功能安全、信息安全融合的安全网关域控制器开发，安全整车的测评分析能力，从这个角度进行切入定位。

我们的核心产品有各种类型，门类很多，基本上围绕新能源和智能网联的核心零部件。

这是公司的架构组成，智新有三个子公司，有专门做电池PACK的，这个里面BMS就是我们完全自主知识产权的。我们有执行控制，就是动力域控制器，包括VCU、MCU、TCU，包括做二合一、多合一的动力域控。智新半导体目前的布局在功率器件。在未来，尤其在逻辑芯片今年出现非常严重的“芯片荒”的情况下，集团领导给我们布置了一个课题，就是如何保证汽车芯片供应的安全，让我们给出答案。上周，集团领导在我们公司调研的时候，明确要求，我们公司承担这样的光荣使命，怎么样保障芯片安全，其实核心就是如何实现汽车芯片的国产化替代。

未来这块，刚才何总也介绍了，作为OEM企业，主机厂也会考虑在汽车芯片这边做一些布局，包括投资合资的方式，参与到一些汽车芯片的定制里面。这里我们也有一些规划。

我们的主打产品是纯电/混动的电驱动总成、电池包，也是燃料电池的落地单位，燃料电池电驱动系统也是由智新承担。这是整个公司的主要业务和架构组成。

在智能网联这块，这是用到芯片最多的地方。我们自己的定位是专注于安全网关域控基础软硬件产品与服务。我们对自动驾驶偏重于算法和数据的应用比较少。我们有比较强大的制造能力，也有很多电控产品的开发能力，就是核心的动力域控开发能力。基于此，往域控化发展，从功能安全和信息安全融合的角度，去定制专用的面向下一代电子电器架构的汽车核心零部件产品和服务。

现在选型芯片基本上都是国外的，国内在这块相对比较少，还有一些控制类的芯片，网关类的芯片也是我们非常大的诉求。在这块，我们也愿意和国内在这边做这些芯片的企业能够进行密切的合作。

最后又回到功率器件来说，我刚才提到功率器件现在能够提供芯片来源的企业，可能现在国内有斯达半导体、比亚迪，包括中车，国内已经起步了，已经开始有替代的了，至少是有了。

我们的布局是一期就是到850A到900A这样能力的功率器件模组，现在已经实行量产，在自主品牌的乘用车里面开始进行替换，在成本上相对于进口，像英飞凌这样的，我们的芯片价格还是具有比较大的优势，在电控系统上已经使用起来了。

随着集团2025年百万台新能源汽车“十四五”规划目标，公司很快会启动二期功率器件项目的规划。这是现在已经具备的产线和掌握的封装能力，在芯片里面我们是做IGBT封测，投了一条将近3个亿的产线，包括无尘车间，这样的投资已经开始量产。

我的汇报到这里，我这里想说一下，东风作为央企，这次在“芯片荒”里面受到冲击非常大，对整车企业的生产，还导致了短时间的停产的情况出现。作为央企来说，也是我们的责任，就是推动汽车芯片的国产化替代。

两周以前，湖北省里面也组织了关于湖北汽车芯片产业的规划和布局，其中也重点提到了作为龙头央企，要起到责任。芯片的投入也是一个非常大的产业链，我们希望多家车企和多个芯片企业能够合作，大家共同推动芯片在车上的应用。

我觉得在民用车上做完全汽车国产化替代可能大家还会有顾虑，包括对芯片的性价比、一致性、可靠性这些问题。但在军车上面，像越野车上面，这块将是非常好的切入点，把我们优秀的国产芯片能够在车型上先运用起来，如果有好的运用和示范，我相信以后往普通民用车上推广的话，更加容易和方便了。

我的汇报到这里，谢谢大家！