跟着新能源车崛起的超 360 亿元市值芯片工厂

公众号新闻

2024-01-23 10:01

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成立 5 年，芯联集成的车规产品进入中国 90% 的新能源汽车。

文丨司雯雯

编辑丨王海璐

2021 - 2022 年的芯片危机展示了全球供应链的脆弱，而汽车行业是最大受害者。疫情切断了供应，一颗芯片的价格从 10 元炒到 400 元，等待交货的时间长达 1 年。全球汽车公司损失超过 700 万辆产能，共同陷入一场缺芯噩梦。

那场芯片危机最紧缺的并不是采用最新制造工艺的 CPU、GPU，而是生产多年、工艺早已成熟的模拟芯片，多用于汽车电子及驱动系统，设计和制造都没有那么难。危机爆发后，一批汽车品牌开始重新审视自己和芯片的关系。

800V 高压快充技术的普及成为了产业发展的另一个变量。从 2018 年马斯克决定将 Model 3 中的 IGBT 替换为碳化硅芯片开始，比亚迪、蔚来、小鹏、极氪等超过 60 款车型开始采用这种新产品。几乎所有中国新能源车企都在追逐 800V 高压快充技术，它们也都会用到碳化硅芯片。

跟在特斯拉后面，小鹏、蔚来、理想等造车新势力从直接购买成品芯片和模组，变成自主设计，寻求芯片工厂代工。老牌芯片厂商很难消化这些需求。他们更习惯卖自己设计出来的标准化、高毛利的产品，而不是卖制造。但芯联集成可以，它的定位就是一家代工厂。

成立 5 年的芯联集成抓住了芯片短缺和车企自研的机会，成为了今天中国规模最大的车规级 IGBT 芯片和模组代工厂，同时也为多家头部新能源车企代工碳化硅芯片和模块。

芯联集成，成立之初叫 “中芯集成”，是中芯国际剥离出去的特色工艺模拟类芯片制造商。2018 年独立发展后，CEO 赵奇和核心团队商量，将方向调转到主攻新能源车和储能市场，兼顾消费类市场。

5 年里，芯联集成建起了三座晶圆厂、一座模组厂。它的主要产品，车用 IGBT 芯片的月产超过 8 万片，赵奇说，芯联集成的车规产品覆盖中国 90% 的新能源汽车。

比亚迪正在规模使用芯联集成代工的芯片。小鹏的 G6 车型找了芯联集成做模组的封装。它计划下一代车型逐步导入国产碳化硅芯片，用自研模块，芯联集成代工的碳化硅芯片正在测试导入，如果顺利，有机会批量搭载到小鹏汽车的电驱动中。

2023 年，芯联集成在国内碳化硅器件市场的出货量排在第六，前五名是意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、安森美和罗姆。这些对手成立时，连中芯国际都还没诞生。

维持这种领先并不容易。数字芯片的竞争是沿着摩尔定律不停歇地挑战技术极限，台积电以每年数百亿美元的研发和制造投资建立壁垒，造别家造不出来的先进芯片。模拟芯片的制造门槛没有这么高，这些年的大笔投资让行业快速跃入价格战。

在这样一个市场里，芯片制造公司一方面需要尽可能降低成本、提高良品率，赢得价格战；一方面需要更快响应汽车品牌的需求，调整产品方向，适应新的客户关系。这不是台积电、英特尔所把持的好生意，但也因此，这是本土芯片制造公司的机会。

从帮海外芯片公司代工开始

2017 年下半年，中芯国际的管理层决定重点投入到代表先进工艺的数字电路芯片研发和生产中。至于旗下的特色工艺模拟类芯片业务，鼓励寻求融资，独立发展。

接到任务的是时任中芯国际企业规划中心资深总监赵奇、特色工艺研发总监刘煊杰，他们带着模拟芯片团队从大企业走出，开始 “创业”。

芯片产业投资大、回报周期长，头三五年，动辄就是几十亿元亏损，能耐下心来、接得住盘的投资者主要是地方产业基金。赵奇谈了四五个地方政府，最后锁定了绍兴。

绍兴有集成电路产业的基础，中国第一座 4 英寸晶圆厂就建在这，政府对集成电路产业理解深厚、专业，而且离上海不远。模拟芯片团队技术人员的家多数在上海，“创业后大部分时间都在工厂，有急事，还得能很快赶回去嘛。” 赵奇说。

2018 年 3 月，绍兴越城区集成电路产业基金 “越城基金”、中芯国际和绍兴本地企业盛洋电器共同出资 58.8 亿元，设立中芯集成（2023 年 11 月更名 “芯联集成”），越城基金占比 68%。

在中芯国际的时候，模拟芯片团队主要做 MEMS（微机电系统）和功率器件，客户是手机、家电等企业。独立拆分时正赶上特斯拉的 Model 3 开始量产，特斯拉引领的汽车动力变革，让他们看到了新能源车的市场潜力，决定进军车载功率器件，做汽车的生意。

车规级功率器件，主要用于转换和控制电能。比如转换电流、改变电压或者供电频率，为电机、充电口、空调等调节合适的电流。

在 800V 高电压平台量产之前，电动化风潮最先催动的是 IGBT（ Insulate-Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）市场，这种芯片技术成熟，是电机控制器最核心的零部件，单颗芯片的价格约 2 美元。一台纯电动车的电驱系统大约会用到近百颗 IGBT 。

芯联集成的团队都是半导体行业的老兵。很多人从业 20 余年，但之前没做过车规级产品，没人能说清车规级 IGBT 的产线要求。

在中芯国际时，刘煊杰的团队做过小家电等产品的 IGBT 芯片。消费级和车规级 IGBT 的制造工序相似，但耐用性等要求大不相同。比如，IGBT 在小家电上的工作温度只需要满足零下 20 摄氏度到 70 摄氏度，而用到车上去，要考虑极限车况下的可靠性、耐用性，温度要求就要达到零下 40 摄氏度到 125 摄氏度。

从华虹半导体到中芯国际，赵奇管过设备、做过项目、干过规划，参与过两家公司大小十几个工厂的建设，他觉得，“只要能说清楚对产线的要求，就一定能做出来”。

当时中国做车规级芯片的零星有几家，但大多是车载娱乐系统相关，做车上的收音机、车窗升降系统的芯片，对安全性的要求没那么高。没有一家代工厂真正能做好汽车动力系统的芯片。于是芯联集成派团队先去日本找三菱、瑞萨、日立等，再到欧洲拜访博世、采埃孚和大陆。

成熟工艺的芯片需求总有波动，海外半导体大厂会将一部分芯片交给外部的晶圆厂代工，以减少投资过剩的风险。芯联集成争取这样的代工机会，希望在合作中按照对方对车载芯片生产制造的严格要求，把产线和工艺标准建立起来。

芯联集成当时主要做晶圆代工。客户设计好芯片后，芯联集成从上游买来衬底晶圆，按照客户要求，经过光刻、刻蚀、注入、扩散等工序，把晶圆加工成芯片。

芯联集成建厂和去日本、德国找客户是同步进行的。第一个意向客户来芯联集成考察时，工厂还在土建。面前是 200 多亩工地，泥浆堆积，脚手架林立。客户就站在泥地旁看了看，确认芯联集成真的在建新工厂。

2018 年，全球 IGBT 市场份额最大的英飞凌也和上汽成立合资公司，主要生产车规级 IGBT 模块。

合作意向初步达成后，芯联集成的销售和技术负责人每个月都会去一次日本。客户提问题、列要求。大多时候，两个负责人当场答不出，带着问题和要求回到工厂，做出解决方案再回去谈，跟对方说 “我们能做到”。下一次，客户又有了新的要求，没关系，再回来讨论。

在提出问题、解决问题的过程中，芯联集成逐渐了解到世界级模拟芯片厂商对生产制造的要求，也按照他们的要求完善了自己的工厂和工艺。

过去做消费级半导体时，芯联集成会将生产数据保留 5 年，因为手机的使用寿命大多是 5 年。到了设计车规级产片的 IT 系统时，客户听了就说，“5 年肯定不行”。

一辆车的生命周期超过 10 年，如果出现问题，车企需要查找原因、锁定同一批次还有哪些车可能存在问题。因此，车载器件生产过程的所有数据都要保留 10 年- 15 年。如果出现问题，要 24 小时调出 15 年的数据。了解客户需求后，赵奇要求芯联集成的 IT 系统按照 20 年标准来做。“这样最严苛的人过来，我也能满足你的要求。”

对方一点点提要求、芯联集成一点点做调整，讨论在会议室里持续了一年半。2019 年下半年，芯联集成盖好了厂房，搬进了设备，准备接待客户审厂。

审厂之前，依照行业惯例，客户会提前给出审核文件，印有厂房、设备、工艺条件等每个部分的标准。最详细的一份文件有三个指头厚，密密麻麻列了上千条。赵奇不觉得要求苛刻，反而觉得是非常宝贵的学习资料。“他的问题实际就在告诉我们答案。”

来审厂的客户都通过了。日本有七家制作 IGBT 的晶圆大厂，其中三家成为了芯联集成的客户。欧洲四家大型车载系统级零部件供应商中，两家决定和芯联集成合作。

争分夺秒，赶上了新能源车爆发

2019 年中，赵奇在一位投资方的办公室里坐了两天一夜没回家。

没有别的办法可想，此时芯联集成账上的钱已经不够发当月工资了，还差着几百万元。“必须要到钱，不然对员工的信心是很大的影响。” 当时新工厂正在逐渐建起来，设备一台台往里进，正是士气高昂的时候。他靠软磨硬泡，借钱发了工资。他知道对方很为难，“但我没有时间等了，这也是当时唯一的机会。”

头三年，芯联集成一直过得紧巴巴。这边好不容易筹到钱，刚把工资付了，后面一大笔设备还等着付款。

集成电路产业前期投入大，要建工厂、买设备，一台几百万元。订购设备的时候，就需要预付 30% 货款，发货前再付到 90% 。2018 年底，芯联集成刚开始订购第一批设备，钱就不够用了。

前期融资分批到账，有一些没走完手续，还有一些，“股东还要看看你到底表现怎么样”。

2019 年下半年，设备进场前，芯联集成账上的现金流再次吃紧。CFO 王韦跑遍本地所有银行，才从招商银行贷出 50 多亿元。中间，他们也找过市场化的投资机构，但对方觉得风险太大，要 “再看看”。

除了刚创立时融到的第一笔钱，芯联集成 IPO 之前总共做过 3 轮融资，第一轮在 2019 年 11 月。那时，它的车规级功率器件产线已经跑通。

为了尽快把产线跑通，给投资人和客户信心，赵奇要求团队 “争分夺秒”，“ 24 小时轮转” 着抢时间。

在研发、验证阶段，客户前一天提要求，晚上 12 点之前，芯联集成的团队要随时开会、随时讨论。开完会，即便深夜，值班的工程师立刻到产线，出方案、做测试，拿一片晶圆实际做，第二天早上 8 点再开会，一个完整的报告就能交回客户。赵奇说，“别人迭代一项技术如果需要一年，我们只用一个季度、最多半年就能完成。”

从建厂到量产，芯联集成用了一年半。与客户签下代工订单后，产品研发、验证又花了半年到一年时间。通过验证后，产品装到车上去，和整车一起跑冬测、夏测，到车型量产，又要一两年。

赵奇说，芯联集成已经把时间尽量缩短。据测算，和它同年建 IGBT 产线的晶圆厂，投产时间要晚半年。

芯联集成的晶圆制造产线。来源：芯联集成

一边四处找钱，一边加快量产。回过头看，这些节省下来的时间，让芯联集成抓住了成立以来的第一次机会。

2022 年，中国新能源车产量增长了约 97%，比亚迪是最大驱动力。于此同时，汽车供应链还未走出疫情的影响，车用 IGBT 仍在短缺。当年下半年，芯联集成的车规级芯片开始大量出货。以往，给客户的发货周期按周、月计，但当时许多客户都在大厅等着，芯片当天生产，当天就要取走。

车规级芯片的收入迅速增加。2020 年，芯联集成汽车功率器件的收入只有 17.9 万元；2022 年，已经是 8.4 亿元。

市场瞬息万变，芯联集成的 IGBT 产品投产时，一场瞄准 IGBT 的 “产品革命” 来了。

为提高充电速度，头部新能源车企开始用 800V 电压平台。硅基 IGBT 在高压环境下充电效率降低、发热严重，更耐高压、散热性能更好的碳化硅搭配 800V 平台的应用开始走向产业化。

特斯拉 2018 年开始在 Model 3 上以碳化硅 MOSFET 替代 IGBT。三年内，全行业开始跟进。比亚迪汉、小鹏 G9、蔚来 ET7 都开始采用碳化硅。

星航资本执行董事张小奇算了一笔账，IGBT 的转化效率是 85% - 88% ，碳化硅功率器件可以提到 92% 以上。等效换算，同样续航下，一辆车改用碳化硅可以少装约 5% 的电池。如果用三元锂电池，按每度电 500 元计算，储能 100 度电的车就能省约 2500 元。

碳化硅也是个更好的生意。张小奇说，目前一颗碳化硅芯片的售价大约 8 - 10 美元，按照一个电驱动模块使用 36 颗芯片计算，一辆车的电驱动碳化硅芯片成本大约是 300 美元，再加上其他零部件中碳化硅的用量，整车碳化硅芯片的成本可能超过 400 美元。

特斯拉碳化硅器件的供应商意法半导体一年仅靠这一项出货额超过 1 亿美元，扩产、合作、收购，热钱涌动，头部半导体厂商争相扩大产能，“军备竞赛” 已经开始。2019 年，中国碳化硅项目的投资额从 2018 年的 50 亿元增至 238 亿元。

Model 3 发布之初，赵奇已经留意到了碳化硅功率器件。团队做了不少资料研究，但结论还是 “再等等”。他们判断，当时市场规模还没超过 10 亿美元，“市场不够大、规模效应就起不来，成本就下不去”。当时，全球碳化硅器件厂商几乎只有特斯拉这一家汽车客户。

直到 2021 年，芯联集成的老客户一家芯片设计公司问，能不能帮他们生产碳化硅器件？

当时，国内车企开始逐渐应用 800V 高压充电平台，对碳化硅功率器件需求也在上涨。意法半导体、英飞凌等国际供应商的产品占了国内市场 90% 以上的份额。

但这些巨头习惯抓住模拟芯片的全部环节：同时做芯片设计、工艺研发、生产制造、封装测试，直接把芯片卖给车企或者车企的供应商，这样可以拿走最多利润。

但车用芯片市场有了一些变化。一些芯片设计公司希望抢下订单，但没有自己的工厂。也有车企倾向自己研发碳化硅芯片，而不是直接采购成品。

他们需要芯片代工厂，芯联集成需要一个更有潜力的市场。

2021 年，芯联集成买设备、搭产线，进入碳化硅器件制造市场。碳化硅制造和 IGBT 的工序类似，但材料更加昂贵，制造难度也更大。比如，在向两种晶圆片注入离子时，硅只需要在常温下操作，但碳化硅需要加热至超过 500 度。这对设备、工艺都是新的挑战。

建新品的产线，又是一次 “争分夺秒”，就像当初建 IGBT 产线时一样。不同的是，IGBT 产线的经验可以复用，第一条产线建成只用了六个月。2023 年初，碳化硅器件开始出货，到下半年，月产量提高至 5000 片，芯联集成成为中国公司中碳化硅 MOSFET 产品制造市场份额最大的代工厂。

和车企深度捆绑，从合作到投资

2023 年 6 月，小鹏 G6 上市，首月订单超过 4 万台，远超小鹏预期。公司内部连着开了两次供应商大会，动员供应商全力保供。

一位接近小鹏的人士对《晚点 Auto》表示，当时碳化硅模块是 G6 保供的瓶颈之一。小鹏使用进口的碳化硅芯片，一家国产供应商做模块的封装。同时，小鹏也启动了自研模块设计，芯联集成共同开发。

原本，芯联集成只分到每月 1000 件至 2000 件。但 G6 量产前，那家国产供应商产能不足。压力给到芯联集成，“小鹏要求提前 3 个月量产，产量提升到每月 5000 件。” 上述人士称。

“这个要求远远超过我们的当时的生产能力。” 赵奇说。他决定调集公司所有资源去支持它。G6 是小鹏这年最成功的产品，而芯联集成也需要一个 “拿得出手的业绩” 立住口碑。

接近此项目的人士表示，小鹏当时派了团队到芯联集成驻厂，和芯联集成的技术人员直接在生产线上讨论、改进，互相 “磨”。第一个月，做出 100 个模块，只有 40 多个达标。到第三个月，良率已经超过了 90%，产能提升到 5000 件，也让 G6 的月交付量在上市第三个月提高到 8000 辆。

经此一役，芯联集成赢得了小鹏的信任。小鹏下一代车型计划逐步导入国产碳化硅芯片和自研模块方案。芯联集成不仅做联合开发的碳化硅模组，它生产的碳化硅芯片也在测试导入中。如果导入顺利，芯联集成制造的碳化硅芯片有机会批量搭载到小鹏汽车的电驱动中。

2023 年 5 月，芯联集成登上科创板，市值 426 亿元。当年 11 月，芯联集成把碳化硅业务分拆，独立融资。由小鹏汽车发起设立的私募股权投资机构星航资本也投了进去。有合作建立的信任，投资团队尽调也省下不少力气。

芯联集成把碳化硅业务拆分，一方面是为了让新业务获得足够的资金，碳化硅器件制造要扩产能，要使用更大尺寸的衬底生产，都需要资金投入。另一方面，也是希望和产业绑得更紧。

碳化硅市场竞争快速加剧。2021 年成立的清纯半导体，3 年完成近 10 亿融资，投资方中不乏美团龙珠、蔚来资本、高瓴创投等一线基金和产业投资机构。瞻芯电子则获得了小鹏、上汽、广汽、阳光电源的相关资本投资。

清纯半导体、瞻芯电子及众多碳化硅创业公司都采用了 IDM（集成式制造）模式，即同时做芯片设计、工艺研发、生产制造、封装测试整个产业链条。这也是意法半导体、英飞凌、安森美等巨头们统治全球市场的稳定模式。一家芯片厂商做所有环节，积累所有经验，也拿走所有利润。

芯联集成目前没有和 IDM 厂商拼芯片设计能力的野心，只希望做好制造环节。技术负责人刘煊杰曾在 2023 年 6 月的投资者交流中明确表态，“不做 IDM，而是发展系统代工模式”。它可以提供设计、制造、测试、封装的全部环节，也可以只做其中任意一个环节。因此芯联集成更容易和想自己设计芯片的汽车客户合作。

单纯的代工关系脆弱，只要有人愿意出更便宜的价格，客户就可能掉头。芯联集成希望面向产业背景的投资者融资，把客户变成股东。

2023 年，袁锋加入芯联集成。他此前是广汽资本的 CEO，投资过地平线、中创新航等 80 多家企业。袁锋目标很明确，“找汽车产业链里的头部企业”，从芯片设计开始，深度参与，和车企、供应商一起迭代，而不是别人给设计、自己只做代工。

2023 年 10 月，芯联集成分拆碳化硅项目，成立芯联动力，芯联集成持股 51%，袁锋任董事长。他向过去的老客户和芯联集成的一些合作方发出邀约，每一份都成了。创始股东中，有整车厂背景的小鹏星航资本、上汽的尚颀资本；零部件供应商背景的博世博原资本、立讯精密立翎基金、宁德时代晨道基金、阳光电源等。

这是赵奇经历过最顺利的一轮融资。芯联集成最初融资时，只有一片工地和 PPT，他们跑遍所有银行，见了上百家投资机构，最后真的愿意拿钱出来的只有 10 多家。现在芯联动力创始股东已经预留了第二轮融资的名额，而新来的投资方已经开始争夺再下一轮的名额。

产能会过剩，接下来，谁能成为优质产能？

新能源车市场的势头有多强劲，功率器件厂商争夺车企有多迫切，产能过剩时的局面就有多惨烈。

一位行业人士回忆盛况不再：2022 年，IGBT 短缺时，国内营收排名第二的晶圆代工厂华虹半导体的毛利一度超过 38%，到 2023 年三季度，掉到了 16%。

为了拿到订单，制造商不得不报出比同行更低的价格。一位行业人士形容，“自杀式价格，基本不赚钱在做”。

芯联集成财报显示，2022 年全年亏损 16 亿元，毛利 -0.1 亿元；2023 年前三个季度亏损了 13.6 亿元，毛利为 -1.2 亿元。赵奇称，亏损是由于芯联集成采用了生产设备 5 年快速折旧的会计政策，对成本影响较大。

多个行业人士认为，碳化硅功率器件也会走向产能过剩。车企为了提高充电速率，切换到 800V 高压平台是大势，只要下游需求足够强劲，碳化硅厂商就有动力快速扩张产能、降低成本。于是碳化硅产品也会从紧缺变成过剩，然后就是优胜劣汰。

“现在是预选赛，大家都可以参赛，但一旦进入淘汰赛，就离不开经济属性了。每个行业最后就也剩几家企业。”2023 年 12 月，国产碳化硅衬底及器件厂商天岳先进董事长宗艳民在一档节目上说。

星航资本执行董事张小奇认为，产能过剩在所难免，但优质产能永远是稀缺的，高良率、高可靠性的产品是 “极度稀缺” 的。

芯联集成必须成为优质产能，不断把良率提上去、成本降下来。赵奇说，目前芯联集成碳化硅器件的良率大于 90% ，超过意法半导体、英飞凌和 Wolfspeed。

全球半导体巨头们都宣布了扩产计划。Wolfspeed、安森美、罗姆半导体 2025 年的碳化硅产能较 2020 年约提升 30 倍、16 倍和 6 倍。

巨头拥有充分的资金可以建新厂和投入新技术研发，也有数十年积累的经验和客户资源。几家主要公司已经为理想、蔚来、小鹏、吉利等车企提供碳化硅器件，也希望在全球新能源车销量最多的中国市场拿走更多订单。2023 年以来，意法半导体宣布和中国半导体公司三安光电合资建厂，生产碳化硅器件。英飞凌也与两家国产碳化硅衬底厂商签约合作。

一位国产碳化硅器件厂商人士说，巨头 “目的很明确，就是来抢夺市场”。

一位产业投资人士认为，中国芯片制造商相比海外芯片厂商的优势在于 “以更低的价格，卖够用的产品”。在汽车价格战背景下，这点并不会被车企忽视。

赵奇认为芯联集成与国际大厂的差距主要是规模。目前，芯联集成的产能年复合增长率是 93%。接下来的规模增长，需要靠市场和客户去拉动。中国本土的芯片厂商都在加速建立规模优势。2023 年，国内碳化硅企业融资超过 100 起，包括原材料、器件制造、设备等厂商，其中 30% 以上集中在 A 轮以前。国家基金、地方基金、车企和零部件巨头背景的产业基金都在押注。

英飞凌的前身是西门子的半导体事业部，安森美原来是摩托罗拉的半导体元件部门，德州仪器是半导体的鼻祖之一，它们都发展了四五十年。芯联集成成立才五年。

这可能恰好是中国模拟芯片发展时机最好的五年。他们 “争分夺秒”，更快地建厂、验证工艺、做芯片、找客户。

一位行业人士总结芯联集成这类中国创业公司在过去几年快速崛起的方法，是 “对制造集中、更勤奋、有市场意识”。

赵奇还记得，上市敲钟那天，他带了 80 多个员工一同去现场。他当时很想哭，“过去五年的市场窗口很好。如果抓不住，可能就再也没有这种机会了”。