汽车造制商转向新芯片

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随着汽车制造商抢先恐后地制造续航里程更长、充电时间更快的电动汽车，芯片行业向他们转达了一个信息：你做错了。

半导体公司正在鞭策电动汽车制造商放弃传统的硅芯片，采纳可以或许进步汽车服从的质料，关心缓解消耗者的“里程发急”，并有朝一日可以像加油站加油一样快速充电。但现在还没有就利用哪种要领告竣同等。碳化硅是领跑者，氮化镓成为重要竞争者。

这些新质料是什么？嗯，碳化硅——顾名思义——是两种元素的组合，硅和碳。它作为电源转换器做得更好，这意味着利用这种质料的芯片可以移动能量，而在此历程中丧失的能量更少。氮化镓也是云云，它由镓和氮制成，与碳化硅一样，与传统硅相比具有显着的上风。支持者表现，它可以将充电时间收缩一半。

随着汽车行业履历一个多世纪以来最大的转型，选择精确的技能尤其具有庞大意义。天下各地的制造商都在竞相放弃内燃机，乃至像福特的野马和 GMC 悍马如许的汽油期间的标记性汽车也在得到带有电池的版本。

在此历程中，芯片对车辆的事情方法变得越来越紧张，涵盖从动力体系到宁静气囊的方方面面。本年这种情形变得非常显着，由于汽车制造商不得不限定生产，而且由于找不到充足的硅而让经销商空置。但让汽车制造商采纳新技能对付将电动汽车提拔到一个新的程度至关紧张。

“这对汽车制造商来说是一个很大的进修曲线，”法国半导体阐发公司 Yole Developpement 的卖力人 Jean-Christophe Eloy 说。“一个好的电池、一个好的逆变器和一个好的电动机并不克不及给你一辆好的电动汽车。”

埃洛伊说，好消息是特斯拉——一家起首推动行业拥抱电动汽车的公司——可以关心推动这种变化。

Eloy 说，特斯拉是最早采纳由 STMicroelectronics NV 提供的碳化硅芯片的重要厂商之一。首席实行官埃隆马斯克将这项技能吹捧为他的汽车的一个要害上风。

利用碳化硅，可以更快地将瓦特功率装入电池，从而收缩充电时间。它提供了更远的航程，由于走漏更少——白费的电力——由于汽车使用了驱动电机所需的能量。最大的汽车芯片制造商英飞凌科技估计，到 2025 年，碳化硅将凌驾 30% 的电动汽车功率芯片市场。

英飞凌汽车大功率办理方案部分卖力人 Stephan Zizala 表现：“碳化硅可以带来明显的上风，现实上可以将范畴进步 5% 到 10%。”

一些制造商已经在贩卖这个观点。通用汽车正在其 Ultium 电动汽车电池平台中利用碳化硅器件，这是其全部将来电动汽车的底子。丰田汽车公司领先推出了普锐斯混淆动力汽车，在氢动力丰田 Mirai 中利用了碳化硅，其提供商电装公司已将这种芯片应用于其他汽车生产线。

由菲亚特克莱斯勒汽车公司和法国竞争敌手 PSA 团体于本年早些时间归并而成的 Stellantis 近来表现，它大概会在电源逆变器中利用碳化硅，这将是环球大范围制造新一代电动汽车的要害。

但一些公司，如通用汽车，正在对冲他们的赌注。他们还在查找将来利用的氮化镓或 GaN。

氮化镓是一个较新的进入者——现在尚不清晰它会饰演什么脚色。英飞凌盼望它可以或许增补其他技能。其他人则将其定位为碳化硅的竞争敌手。宝马本月早些时间签订了一项协议，从 GaN Systems Inc. 得到 2.5 亿美元的此类芯片。

氮化镓芯片可以将汽车通常必要的充电时间从 11.3 小时收缩至 4.7 小时，在此历程中可节约 70% 的能源。它还可以将车辆的续航里程进步 5%，并利用更少的电池。这是依据首创公司 Navitas Semiconductor Inc. 的说法，该公司报告投资者，到 2026 年，氮化镓芯片将占功率半导体市场的 16%，高于客岁的不到 1%。

汽车制造商花了数年时间来顺应新技能。密歇根州特洛伊市一家中资电动传动体系制造商 JJE North America 的副总裁迈克尔杜海姆说，十多年前初次向汽车制造商提供碳化硅时，他们以为它“非常昂贵”。

其时的典范反响是：“我为什么要那样做？这太猖獗了，”他说。如今它正在进入高等汽车，在这些汽车中，性能上风凌驾了本钱。

只管云云，仍旧有一些幸福的衡量。传统的硅基芯片每年生产量以数十亿计，而该技能 50 年的主导职位地方制造了一个巨大的环球底子办法来生产它。这低落了本钱。碳化硅晶片是制造新芯片的根本质料，只有少数几家公司生产，比方 Cree Inc.，其工艺仍旧困难且昂贵。

一个停滞是质料自己，它一定在化学历程中从晶种中生长出来。可以或许孕育发生所需纯度的晶体相对较少。任何杂质都市导致晶圆和芯片服从低落。Cree 的竞争敌手安森美半导体公司 (On Semiconductor Corp.) 上个月同意以 4.15 亿美元收购 GT Advanced Technologies，收购其碳化硅提供商，这评释质料是何等稀缺。这笔生意业务使其可以或许确保得到原质料。

据 Cree 估量，碳化硅组件大概会使车辆本钱增添 200 美元。但新技能的推动者表现，本钱将很快收回，由于汽车不必要那么多电池。

Eloy 说，这阐明汽车制造商必要更多地思量他们利用的芯片。

“假如你想节约本钱，假如你想增添航程，假如你想完成全部这些优化，你必要涉足半导体，”他说。

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