芯片短缺@@为汽车电气化@@带来的挑战@@

本文转载自@@: Cadence楷登@@PCB及封装资源中心@@

电动汽车@@ (EV) 市场蓬勃发展@@,针对构成汽车终端市场的自动驾驶和@@信息娱乐系统@@,各种投资进行得如火如荼@@,这为芯片制造商和@@供应商带来了收入增长机会@@。由@@于平均每辆电动车配备@@的芯片数量@@(2000 个芯片@@)是燃油动力车的两倍@@@@,芯片制造商面临着巨大的压力@@,需要尝试更快@@、成本更低的制造技术@@和@@装配流程@@。

德勤预测@@,从@@ 2020 年@@到@@@@ 2030 年@@,电动车销量将增长@@ 12 倍@@,而@@ IHS Markit 的研究结果则预计将增长@@ 5 倍@@,即从@@@@ 2020 年@@的@@ 250 万辆@@增长到@@@@ 2025 年@@的@@ 1250 万辆@@。

美国方面提出@@,到@@ 2030 年@@将使一半以上的新车实现电气化@@,这一计划主要取决于美国对芯片生产的投资@@。继@@ “CHIPS for America Act” 美国芯片法案在众议院搁浅后@@,2030 年@@的@@新能源汽车目标面临着风险@@。已经有一家著名的汽车制造商暂时关闭了电动汽车@@生产工厂@@,此外@@另一家汽车厂商也将电动汽车@@交付时间推迟了数周@@——这都是因为半导体芯片的短缺@@。为了弥补这些损失@@,后者计划将没有后置空调和@@加热控制功能的车辆降价出售@@。

性能更好的硅芯片替代品@@、更快的芯片生产方法@@,以及高能效电动汽车@@车型的合作或@@伙伴关系有望缓解电动汽车@@面临的窘境@@。

电动汽车@@是有车轮的计算机@@,从@@安全气囊到@@动力总成在内的一切都由@@硅芯片驱动@@。现在是改用新型芯片材料的绝佳时机@@,以加快充电速度和@@提高@@续航里程@@。那么@@,传统硅芯片有哪些更好的替代品@@?碳化硅和@@氮化镓的导电性能更好@@,损失最小@@。此外@@,预计充电时间也将减少到@@一半@@。对于电动汽车@@的采用乃至汽车制造商引进或@@开设新的新能源汽车生产线而@@言@@,这种向新型替代品的转变至关重要@@。

Tesla是最早采用@@ STMicroelectronics N.V.(意法半导体@@) 碳化硅芯片的公司之一@@,Toyota也紧随其后@@,推出了碳化硅@@-氢动力汽车@@——Toyota Mirai。由@@ Fiat Chrysler Automobiles(菲亚特克莱斯勒汽车@@) 和@@ PSA 集团合作成立的@@ Stellantis NV (斯特兰蒂斯@@)公司预计将使用碳化硅电源转换器@@,进而@@大规模生产新系列电动汽车@@@@。

氮化镓作为芯片在汽车领域的应用还有待探索@@,但@@BMW公司已经与@@ GaN Systems Inc. (氮化镓系统公司@@)签署了半导体产能协议@@。Navita Semiconductors (纳微半导体@@)公司表示@@,使用氮化镓作为半导体可以将电动汽车@@的充电时间从@@@@ 11.3 小时@@缩短到@@@@ 4.7 小时@@,使电动汽车@@更适用于日常通勤@@。

新的芯片材料和@@智能制造工艺可以帮助解决汽车行业目前面临的芯片短缺@@问题@@。芯片制造商继@@续生产传统的硅芯片@@,因为碳化硅硬度很高@@,因此制造难度很大@@。此外@@,这也限制了芯片制造商的能力@@,使之难以对大型晶圆进行抛光@@,同时让表面没有任何缺陷@@。

为了解决这一问题@@,Applied Materials (应用材料@@)公司推出了一款@@新工具@@,可以抛光@@ 200 毫米宽的晶圆@@。增加了晶圆尺寸后@@,产量可以增加一倍@@@@,并大大降低价格@@。最近@@,一家美国跨国技术@@公司宣布进入汽车领域@@,其新组建的汽车部门专注于现代化的驾驶体验@@,这是一个颠覆性的消息@@。他们预计将花费@@ 1000 亿美元建立@@ 8 个芯片@@制造设施@@,并于今年@@在俄亥俄州新奥尔巴尼建造第一家工厂@@,这应该会提振美国芯片制造的士气@@。

小型实体和@@大型实体之间建立了各种合作和@@伙伴关系@@,旨在提高@@电池容量@@、开发新车型@@,从@@而@@让更多电动汽车@@成功上路@@。这些合作可以为有效利用芯片的智能界面技术@@奠定基础@@。电池是电动车的功能单元@@,需要对其进行实验以获得更好的性能@@,这也是几家电池制造商和@@汽车制造商开展合作的唯一目标@@。

Ashton Martin (阿斯顿马丁@@)公司与@@ British Volts (英伏特@@)公司合作@@,为定于@@ 2025 年@@推出的新系列全电动汽车@@制造高性能电池@@。Fiat、Dodge(道奇@@)和@@Maserati(玛莎拉蒂@@)的母公司@@ Stellantis 与韩国电池供应商建立了合作关系@@,目标是到@@@@ 2030 年@@销售@@ 500 万辆@@电动汽车@@@@。无独有偶@@,通用汽车公司与@@加拿大的@@ POSCO 公司合作@@,为其@@ Ultium 电动汽车@@电池开设了一个价值@@ 4 亿美元的阴极材料生产厂@@。Ultium 电动汽车@@电池是通用汽车公司和@@@@ LG 公司近期合作项目的一部分@@。

这些创新的伙伴关系表明@@,未来电动车市场的竞争将异常激烈@@。为了进行市场定位@@,KIA 的目标是从@@@@ 2023 年@@开始每年@@发布两款@@新的电动汽车@@@@,到@@ 2027 年@@将达到@@@@ 7 款@@。KIA EV6 已经上市@@,EV9 SUV 计划在@@ 2023 年@@上市销售@@。现代汽车公司计划投资约@@ 160 亿美元实现旗下车型的电气化@@,使其在电动汽车@@市场的份额翻倍@@@@。

电动汽车@@市场风起云涌@@,同时也存在一些困难@@,特别是芯片短缺@@问题使得不断增加的电动汽车@@型号难以顺利出货@@。芯片制造商和@@汽车制造商正在努力寻找硅芯片的替代品@@,开发新的装配线或@@工具以加快周转@@,同时研发新的高能效电动汽车@@车型@@,这些举措都有助于实现汽车电气化@@目标@@,打造绿色可持续的当下及未来@@。