NE时代对话博世汽车电子：博世碳化硅不做最低价竞争，要做最高品质竞争
编者荐语：
2024年8月底博世汽车电子首次参展电气化盛会PCIM Asia 2024。碳化硅作为该展会的焦点之一，博世全方位展示了创新的碳化硅综合解决方案，覆盖了8英寸碳化硅晶圆、二代碳化硅MOSFET、新型模块和电驱相关前沿技术和完整的产品链，持续引领行业发展。期间，博世汽车电子中国区总裁罗讯杰博士接受了NE时代的采访，共同探讨车用碳化硅的市场现状与未来发展前景。
以下文章来源于NE时代新能源 ，作者张鑫
2024年8月底，PCIM Asia 2024在深圳拉开帷幕，碳化硅成为本次PCIM的焦点。这其中8英寸、新型模块封装等碳化硅技术成为行业关注的重点。
2024年3月底，小米汽车首款车型小米SU7正式上市交付。该车全系采用碳化硅，其中单电机版本400V就采用了博世第二代750V的碳化硅芯片产品。事实上，早在2020年比亚迪汉首次搭载碳化硅功率模块时，博世就为其提供了芯片产品。此后，博世不断助力多款碳化硅车型实现量产。
本次深圳PCIM博世汽车电子携手联合电子全方位展示了其碳化硅综合解决方案，包括晶圆、MOSFET、功率模块、逆变器解决方案。NE时代有幸与博世汽车电子中国区总裁Norman Roth博士（中文名：罗讯杰 博士）进行深入交流，对车载碳化硅行业的现状及未来展开探讨。
博世PCIM Asia展会现场，图源：博世
Norman在博世工作超过20年，从2007年开始就参与博世中国业务管理，在产品技术、本地化业务方面都拥有极深的见解。
“博世的目标是做碳化硅市场的领导者，所以博世肯定不会去参与低价竞争，而是通过高品质为客户带来价值”。在提及博世碳化硅业务定位时Norman提到。
博世汽车电子中国区总裁Norman Roth博士（中文名：罗讯杰 博士），图源：博世
01.
二代沟槽和8英寸
一直以来，碳化硅芯片便有平面型和沟槽型两个技术方向。沟槽型结构是将栅极埋入基体中，形成垂直沟道。与平面型结构相比，特点是可以增加元胞密度，没有JFET效应，导通电阻能够有效降低，对应的效率会提升，芯片面积也可以缩小，因此结构成本也更低。但缺点也很明显，因为要开沟槽，工艺比较复杂，对产品的一致性要求也更高。
在车载领域，沟槽型结构碳化硅目前还仅有少数几家企业推出，且各家方案也不相同。其中以博世的双通道沟槽技术、罗姆的双沟槽技术、英飞凌的半包沟槽技术最为著名，并且均有专利限制。
博世之所以从一开始就选择沟槽型结构技术方向，除了沟槽技术的优势之外，与其产品技术积累也有关系。
“博世沟槽型技术最早来源于MEMS器件，早在1994年博世就为其申请了专利，到现在差不多有30多年的经验积累”，Norman提到。值得一提的是，博世一直是MEMS领域的主要玩家，根据Yole统计数据显示，在2023年博世在MEMS领域排名第一。
目前博世沟槽型技术已经升级至第二代，其750V平台产品已经在2023年第三季度正式投产，1200V产品则是在2024年第一季度投产。与第一代相比，第二代碳化硅芯片中沟槽工艺得以再次升级，降低了30%的pitch size，实现单位面积Rdson 30%的缩减，Rdsonsp也进一步降低。此外，博世第二代碳化硅芯片还改进了体二极管，一致性进一步提高，使得开关速度进一步加快，开关损耗也进一步降低。
比如，从关键参数来看750V产品：
100℃Rdson温度系数降低至1.125，
175℃Rdson温度系数降低至1.45。
导通电阻方面:
-25℃Rdson@6.4mohm ，
-100℃Rdson@7.2mohm ，
-175℃Rdson@9.3mohm。
支持生命周期内累积不超过100小时的200℃高温持续运行，意味着短时BOOST模式下功率更高，持续时间更久。
博世8英寸碳化硅晶圆，图源：博世
与6英寸相比，8英寸可以减少边缘浪费，提升利用率，进而实现成本降低。根据SiC衬底制造商TankeBlue半导体的测算，从4英寸升级到6英寸预计单片成本可降低50%；从6英寸到8英寸，成本预计还能再降低35%。因此8英寸一直是各碳化硅企业努力实现的方向，博世也不另外。
目前博世8英寸进展顺利，Norman透露，“博世已经为客户提供8英寸样品用于产品验证及整车试跑。之前规划的2026年8英寸投产计划，目前进展符合预期，不排除会提前实现量产交付”。
“8英寸不仅仅是工艺的改变升级，更重要的是带来整个供应链价值的改变”。在提及8英寸应用挑战时，Norman提到。
一方面体现在上游供应端，另一方面则是对整个供应链的管理。
博世自身具备8英寸外延制造能力，通过与上游合作伙伴签订长期的合作关系确保后续衬底的稳定供应。不仅如此，博世还成立专门的管理团队，用于密切关注供应链的供应能力，确保其产能按预期切换，确保合作伙伴与博世一道去满足市场的需求。
博世目前共有两座碳化硅生产工厂，分别位于德国罗伊斯特根和美国罗斯维尔。其中，罗伊斯特根工厂于2021年投产6英寸碳化硅晶圆，目前8英寸碳化硅晶圆便来自该工厂。罗斯维尔则是博世在2023年收购而来，未来，两座工厂都将投产8英寸碳化硅晶圆。
博世德国罗伊斯特根工厂，图源：博世
02.
CSL、LSL 、PM6、PMoC，碳化硅功率模块如何统一
在IGBT时代，HPD封装是车载功率模块的绝对主流封装形式，但碳化硅应用之后，功率模块的封装则呈现百家齐放状态。
在本次深圳PCIM期间，虽然碳化硅功率模块占据绝对的C位，但各家方案均不尽相同。
“HPD之所以可以成为主流封装，最重要的是市场的选择。从性能、成本还有安装可靠性等综合维度综合考虑，HPD更适合。这个逻辑其实在碳化硅也不会例外”，Norman在提及封装类型何时能够统一的话题时提到。
博世承认，当前是无法仅依靠自己的力量推动封装技术统一的。博世的优势在于其既是一家优秀的半导体企业，同时也是全球最大的Tier1，因此博世可以及时的接受到终端客户的诉求，并使之快速实现，这就使得博世在碳化硅功率模块统一的过程中能够有效占得先机。但目前依然处于不同方案共存，产业链选择的阶段。
本次博世展示其最新的功率模块解决方案，包括CSL、LSL、PM6和PMoC模块。正如Norman而言，目前还处于方案的选择阶段，博世要做的事情便是提供一些更好的选项。
博世CSL和LSL均为全桥碳化硅功率模块产品，电压等级覆盖750V和1200V，最大电流650A（750V平台），均采用银烧结芯片连接工艺，持续工作耐温为175°C，杂散电感低于6nh。其中CSL为紧凑型碳化硅功率模块，采用小尺寸壳封灌胶技术，长宽尺寸仅有158*84mm,。LSL同样为全桥模块，采用转模注塑封装方式，长宽尺寸仅有176*71mm。
博世CSL（左）和LSL（右），图源：博世
PM6为塑封半桥模块，博世提供了多种供货方案。一是供应半桥，客户集成全桥。二是博世全桥集成之后供应客户。根据门极信号驱动方式，PM6分为两个产品类型，一是单信号驱动多芯片，二是每个芯片单独驱动。PM6杂散电感同样表现优异，低于4.5nh。
博世PM6，图源：博世
PM6单信号驱动有个非常好的优势，通过读取芯片的参数可以在一个通道内输出不同的驱动电流，从而实现一个很好的均流效果，改善芯片并联后的出流能力，最大化利用芯片的性能。为此，博世单独开发了一个电流型的驱动，即EG120。与当前常用的电压型驱动相比，博世EG120能基于μC或ASIC的自动选择，适配不同的逆变器运行条件（例如温度、DC-link电压、相电流）或故障条件（过流、安全状态）以精准的控制驱动的时间和电流大小，适配更好的开关波形，做到真正的无极调节。作为对比，目前的电压型驱动最多仅有三档的调节能力。此外，EG120在高压侧不需要外部门极电阻、AMCL元件、安全状态逻辑或ADC，从而可以减少PCB占用空间。
博世EG12x，图源博世
PMoC是博世合资企业联合电子独立开发的一款功率模块产品，其最大的特点是既有博世功率模块的技术基因，同时优化了接口布置，能够兼容目前常见的HPD接口，这样就大大节省了客户逆变器开发的时间，降低了开发的成本。
03.
未来博世会更加开放
上文提到，碳化硅行业的发展是由行业共同来推动的。在这个过程中，除了博世为代表的垂直整合的供应链企业，还包括整车企业、半导体企业、材料企业等。
事实上，在整个碳化硅行业，供应链都相互交叉。如比亚迪作为整车企业，同时还涉及电桥、逆变器、功率模块，甚至芯片。而类似汇川联合动力，除了提供电桥、逆变器外，还自制功率模块。这就造成了下游客户分布的多样性，双方既有合作，同时也有竞争。
对于博世而言，这是一个很好的机遇。
Norman强调，博世作为从半导体一路延伸至Tier1的企业，天然得在每个供应链环节都具备极强的竞争力。而如今愈加开放的博世，每个环节都拥有独立的产品来服务客户。
并且，对于博世而言，各个环节又有非常强的协同性。这就使得在服务客户的时候，博世能够非常快速、精准地了解客户的需求，帮助客户解决快速应用过程中可能遇到的各种问题。同时，博世也会综合多种客户的需求，不断优化自身的产品，从设计、生产、质量等方面提升产品品质。
这也是博世产品广受客户好评的关键原因。
除了供应策略的调整，本地化的服务能力也至关重要。博世晶圆虽未在国内批产，但上游的衬底采购以及功率模块、逆变器、电桥产品都已在国内深耕多年。
Norman透露，目前博世汽车电子在国内已有500多名半导体员工，但还远远不够，未来团队规模将继续扩充，以满足国内市场需求。
04.
碳化硅价格会平稳下降，但博世不做低价竞争
碳化硅需求虽然在快速增长，根据NE时代统计，2024年上半年中国乘用车主驱碳化硅模块增速为83%，远超市场平均增速。
与市场规模增长形成鲜明对比的是，碳化硅的价格正在快速下降。在此趋势下，碳化硅未来与IGBT的价格对比成为行业关注的重点。
Norman认为，碳化硅的价格永远会高于IGBT，这是由碳化硅的材料特性决定的。此外，碳化硅作为半导体，也存在前期投资巨大，产品周期长的特性，整个价格走势会呈现出平稳的下降，而非断崖式的下跌。
另外，碳化硅应用后，整个系统的效率提升，对应的同等续航条件下，电池电量也能够实现一定减少。因此碳化硅的成本优势更多的体现在系统层面，而非单独产品方面。
当然，碳化硅价格下跌对于整个行业而言是一个巨大的挑战，博世同样也会受到价格的压力。但反过来，在行业整体承压的时候，对于博世而言也是一个巨大的机会。
这个机会点就在于如何将产品品质提升，进而做行业品质的引领者。
Norman透露，一方面博世将继续加强与材料供应商的合作，充分发挥双方的优势。另一方面，博世将持续提升产品良率，做到行业最优。最后，博世将充分发挥沟槽技术先行者的优势，不断精进自身技术产品，做到产品技术、品质引领。
End.
本次是博世第一次参加PCIM Asia，同时也是博世首次全方位为外界展示其碳化硅综合解决方案。正如Norman所言，目前碳化硅领域依然处于快速变化的过程中，开放的博世将为行业提供多方面的能力支持，助力车载碳化硅加速应用。在这个过程中，博世将继续坚持行业引领者定位，通过为客户持续提供高品质产品，推动行业更加稳健地发展。
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