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2020下半年至2021全年，新能源汽車開(kāi)始持續(xù)起量。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)新能源乘用車銷量近300萬(wàn)輛，占總銷量2015萬(wàn)的14.8%，而2020年該占比僅5.37%。在該占比迅速突破10%、逼近15%之際，往往意味著新能源汽車替代燃油車進(jìn)入高速階段。隨之而來(lái)的，車規(guī)半導(dǎo)體不管是數(shù)量還是金額，相較原來(lái)燃油汽車的使用量，都得到了大幅提升。那么，勢(shì)必會(huì)有一批相關(guān)的半導(dǎo)體企業(yè)乘風(fēng)而起。今天，與非網(wǎng)就帶大家深度剖析，國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體龍頭——比亞迪半導(dǎo)體的功率半導(dǎo)體技術(shù)和業(yè)務(wù)。
圖1、比亞迪車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)品在新能源汽車中的應(yīng)用 ?來(lái)源：公司招股書(shū)
比亞迪半導(dǎo)體股份有限公司成立于2004年10月，主要從事功率半導(dǎo)體、智能控制 IC、智能傳感器及光電半導(dǎo)體的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。早在2021年6月29日，比亞迪半導(dǎo)體就提交招股說(shuō)明書(shū)，沖擊深交所創(chuàng)業(yè)板。后來(lái)因所聘會(huì)計(jì)師事務(wù)自身原因，一度中止IPO。近日，在更換會(huì)計(jì)師事務(wù)所后，比亞迪半導(dǎo)體重新接受問(wèn)詢，站在了創(chuàng)業(yè)板門口。
背靠比亞迪汽車，比亞迪半導(dǎo)體以車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體為核心，在該領(lǐng)域已擁有從芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、模塊封裝與測(cè)試到系統(tǒng)及應(yīng)用測(cè)試的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM模式。
在IGBT領(lǐng)域，比亞迪半導(dǎo)體2019、2020連續(xù)兩年在新能源乘用車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器廠商中全球排名第二，國(guó)內(nèi)廠商中排名第一，市場(chǎng)占有率達(dá)19%，僅次于英飛凌。并且，在車規(guī)級(jí)IGBT芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、晶圓測(cè)試等多方面工藝均有不少自主研發(fā)的技術(shù)。
在SiC器件領(lǐng)域，比亞迪半導(dǎo)體已實(shí)現(xiàn)在新能源汽車高端車型電驅(qū)中SiC模塊的規(guī)?；瘧?yīng)用，也是全國(guó)乃至全球首家在電驅(qū)中大批量裝車SiC三相全橋模塊的功率半導(dǎo)體供應(yīng)商。2020年2月，比亞迪汽車發(fā)布的新車漢EV中，在搭載自主研發(fā)的碳化硅電機(jī)控制模塊助力下，通過(guò)降低內(nèi)阻，增加電控系統(tǒng)的過(guò)流能力，讓電機(jī)發(fā)揮更大的功率與扭矩，其雙電機(jī)版本的百公里加速時(shí)間可達(dá)3.9s，近乎超跑的水平。
其自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)SiC芯片設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1、精細(xì)化元胞設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)——多重自對(duì)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)元胞設(shè)計(jì)，較好地折衷了元胞區(qū)域氧化層電場(chǎng)和導(dǎo)通電阻之間的矛盾，得到了極低的比導(dǎo)通電阻；2、高可靠高性能柵氧化技術(shù)——先進(jìn)的柵氧化與退火技術(shù)，突破高可靠低界面缺陷SiC氧化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高溝道遷移率，獲得了極低的比導(dǎo)通電阻。
在IPM領(lǐng)域，根據(jù)Omdia 2019、2020年統(tǒng)計(jì)的銷售數(shù)據(jù)，比亞迪半導(dǎo)體在國(guó)內(nèi)廠商中持續(xù)保持前三的排名。同時(shí)，也擁有自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)功率模組設(shè)計(jì)及封裝技術(shù)：1、車規(guī)級(jí)功率模塊——從低電感設(shè)計(jì)，多芯片并聯(lián)技術(shù)到擁有真空焊接及銀燒結(jié)等工藝，鋁線、銅線及超聲波焊接等綁定工藝，以及直接水冷散熱技術(shù)；2、智能功率模塊——通過(guò)模塊內(nèi)部驅(qū)動(dòng)芯片和功率芯片匹配及布局優(yōu)化技術(shù)，將模塊整體參數(shù)調(diào)節(jié)最優(yōu)。搭配所使用的框架一體化成型技術(shù)、框架/底板/芯片一次焊接技術(shù)、注塑一體化成型技術(shù)等，保證產(chǎn)品有較好的工作特性和較高的可靠性。
從營(yíng)收上看，比亞迪半導(dǎo)體從2018年至2021年1-6月，呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，除2019年略有下滑之外，其余時(shí)間均有所增長(zhǎng)，僅2021年1-6月的營(yíng)收已接近2020整個(gè)年度的營(yíng)收。按照該趨勢(shì)，2021全年?duì)I收將迎來(lái)新高，且增速不低。對(duì)應(yīng)的，功率半導(dǎo)體的營(yíng)收一直占總銷量的3-4成左右，且趨勢(shì)與總營(yíng)收類似，也是呈波動(dòng)上升之狀。并且其營(yíng)收比例還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)。
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圖1：比亞迪半導(dǎo)體2018-2020年、2021年1-6月總營(yíng)業(yè)收入及功率半導(dǎo)體營(yíng)收 單位：（萬(wàn)元） ?來(lái)源：與非網(wǎng)整理
雖然整個(gè)功率半導(dǎo)體的營(yíng)收與公司總營(yíng)收趨勢(shì)似乎有所趨同，但具體到功率半導(dǎo)體的細(xì)分業(yè)務(wù)，可以發(fā)現(xiàn)其營(yíng)收結(jié)構(gòu)有所變化。2018、2019年，功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)營(yíng)收分別為3.83億元、2.30億元，主要以車規(guī)級(jí)IGBT業(yè)務(wù)為主，包括V-DUAL-1、V-315、V-415、車用PIM等模塊。到2020、2021年1-6月，其他車規(guī)級(jí)IGBT業(yè)務(wù)營(yíng)收為2.02億元、1.30億元，整體業(yè)務(wù)呈收縮趨勢(shì)。毛利率也在2019年的36.86%見(jiàn)頂后，逐步回落至2021上半年的31.22%，2020年全年則低至20.49%，主要是受疫情影響，尤其是上半年，導(dǎo)致產(chǎn)能利用率較低，單位成本相對(duì)較高。而2021上半年，隨著產(chǎn)能利用率提升，單位成本下降，同時(shí)基于全球芯片短缺的影響，產(chǎn)品需求的提升，從而使毛利率有所回升。長(zhǎng)期來(lái)看，常態(tài)化之后毛利率上行的空間有限。
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表1、比亞迪半導(dǎo)體2018-2020年、2021年1-6月功率半導(dǎo)體車規(guī)級(jí)模塊的銷售收入、單價(jià)、毛利率情況 ?來(lái)源：公司招股書(shū)
至于SiC模塊，則是2020年才開(kāi)始計(jì)入銷售收入，2020、2021年1-6月收入分別為1.42億元、1.14億元，呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，已接近原來(lái)的其他車規(guī)級(jí)IGBT模塊業(yè)務(wù)量，毛利率也分別高達(dá)55.55%、62.44%，單價(jià)更是高達(dá)1576.85元、1069.18元，相當(dāng)于IGBT的2-3倍。主要是這一塊業(yè)務(wù)采用先進(jìn)的芯片技術(shù)、材料工藝，因此單價(jià)、毛利率水平均較高。
SiC模塊由于是比亞迪半導(dǎo)體自己掌握核心技術(shù)，且產(chǎn)品已經(jīng)由主要客戶（關(guān)聯(lián)客戶：比亞迪汽車）充分上車驗(yàn)證。其SiC模塊內(nèi)阻、最高結(jié)溫優(yōu)于國(guó)際主流廠商，產(chǎn)品具備低損耗、低電感設(shè)計(jì)、高工作結(jié)溫等特征。在可見(jiàn)的未來(lái)，隨著比亞迪半導(dǎo)體產(chǎn)能的提升，如果能順利將產(chǎn)品推向外部客戶，而不僅是關(guān)聯(lián)方的話，其營(yíng)收和利潤(rùn)都將有較大的提升空間。
另外，至于DM4.0混動(dòng)模塊的相關(guān)業(yè)務(wù)，也是從2020年才開(kāi)始有所銷售，2021年開(kāi)始起量，2020、2021年1-6月的營(yíng)收分別為365.98萬(wàn)元、1.24億元，毛利率分別為28.75%、38.32%，有一定提升，單價(jià)分別為566.10元、533.10元，介于IGBT和SiC模塊之間。雖然看似DM4.0的營(yíng)收額與SiC模塊和其他車規(guī)級(jí)IGBT模塊的營(yíng)收額也已接近，但主要還是取決于比亞迪汽車DM車型銷量情況，外銷的意愿或許弱于SiC模塊。因此，這一塊業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)空間相對(duì)有限。
對(duì)于SiC模塊和DM4.0混動(dòng)模塊而言，存在一個(gè)共同的現(xiàn)象，即兩者單價(jià)都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)而毛利率不降反升。主要是因?yàn)橐环矫鏋榱吮３质袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，比亞迪半導(dǎo)體產(chǎn)品有所降價(jià)，但同時(shí)隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步、良率的提升，導(dǎo)致單位成本下降，超過(guò)了單價(jià)幅度的下降，從而拉高了毛利率。
綜上所述，比亞迪半導(dǎo)體中功率半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域的三塊業(yè)務(wù)：SiC模塊、DM4.0混動(dòng)模塊、其他車規(guī)級(jí)IGBT模塊中，最有爆發(fā)潛力的業(yè)務(wù)當(dāng)屬SiC模塊，可以重點(diǎn)關(guān)注。客觀上，SiC MOSFET模塊在新能車高電壓平臺(tái)（800V）下相比400V電壓平臺(tái)，工作電流更小，能夠節(jié)省線束體積、降低電路內(nèi)阻損耗，功率密度、能量使用效率、續(xù)航里程、充電速度也能得到提升，最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益更好。因此，國(guó)內(nèi)多家整車廠已宣布800V高電壓平臺(tái)架構(gòu)的量產(chǎn)計(jì)劃，為SiC MOSFET模塊提供了增長(zhǎng)空間。主觀上，比亞迪半導(dǎo)體也已向多家非關(guān)聯(lián)電控廠商提供SiC MOSFET的樣品，目前處于初樣工程驗(yàn)證階段，預(yù)計(jì)2022-2023年可實(shí)現(xiàn)批量出貨。相比而言，DM4.0模塊和其他車規(guī)級(jí)IGBT模塊在主觀和客觀上均沒(méi)有類似條件。
但是短期來(lái)看，比亞迪半導(dǎo)體功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的營(yíng)收主要還是與關(guān)聯(lián)客戶的采購(gòu)量呈正相關(guān)，外銷（即非關(guān)聯(lián)客戶）占比有限。
另外，對(duì)于功率模塊晶圓，從長(zhǎng)期供應(yīng)安全考慮，比亞迪半導(dǎo)體采取自制晶圓為主，代工和外購(gòu)為輔的整體策略。據(jù)悉，2018-2020年、2021年1-6月其晶圓產(chǎn)能利用率分別為78.61%、49.54%、32.33%和64.05%。
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表2、比亞迪半導(dǎo)體2018-2020年、2021年1-6月自制、委托代工、外購(gòu)的功率模塊晶圓投產(chǎn)數(shù)量變動(dòng)情況 ?來(lái)源：公司招股書(shū)
可以看到，比亞迪半導(dǎo)體在晶圓產(chǎn)能利用率不充分的情況下，使用委托代工、外購(gòu)功率模塊晶圓。主要有以下幾點(diǎn)原因：1、IGBT芯片技術(shù)迭代，從2.5代到4.0代芯片的切換過(guò)程中，需要一定的周期；2、SiC晶圓產(chǎn)線需要從6英寸硅基晶圓生產(chǎn)線改造切換過(guò)來(lái)，同樣需要一定的周期；3、早期車型的部分中低壓功率模塊未完成自研，需通過(guò)外購(gòu)補(bǔ)齊；4、部分月份產(chǎn)能不足、生產(chǎn)人員儲(chǔ)備不足。因此，功率半導(dǎo)體模塊的產(chǎn)能最終也不會(huì)形成100%的自供，但是整體趨勢(shì)上，將自身產(chǎn)能完全利用是必要的，需要避免產(chǎn)線因閑置而有所浪費(fèi)。
結(jié)語(yǔ)
由于車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體對(duì)汽車的安全性和功能性起到至關(guān)重要的作用，下游整車廠商對(duì)于產(chǎn)品的可靠性、一致性、安全性、穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性要求較高，整體的研發(fā)周期也較長(zhǎng)，半導(dǎo)體企業(yè)需要較長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)沉淀才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，因此形成了較高的技術(shù)壁壘。另一方面，車規(guī)半導(dǎo)體剛設(shè)計(jì)出來(lái)，一般需要2-3年時(shí)間完成車規(guī)認(rèn)證后才能進(jìn)入整車廠供應(yīng)鏈，且供貨周期一般長(zhǎng)達(dá)5-10年，還有10年的備件要求，對(duì)于產(chǎn)品的綜合壽命，一般要求長(zhǎng)達(dá)15年之久，因此還形成了一定的時(shí)間壁壘。
比亞迪半導(dǎo)體一方面則由于成立時(shí)間較早，一直以車規(guī)半導(dǎo)體為主線，堅(jiān)持自主研發(fā)核心技術(shù)；另一方面，背靠大客戶比亞迪汽車，在下游應(yīng)用及反饋上，也有著其他車規(guī)半導(dǎo)體企業(yè)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。所以，能保持領(lǐng)先的市場(chǎng)地位和綜合競(jìng)爭(zhēng)力也在情理之中。基于此，對(duì)于國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體IDM的完善，對(duì)于其SiC MOSFET模塊的外銷，筆者作為行業(yè)中的一員，也有所期待，后續(xù)將保持關(guān)注。
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