652
2021年即将过去，在后疫情时代，我们经历了原材料涨价，芯片涨价，而下游市场依然处于供不应求的状态。反之，对于上游的芯片厂商来说，确是热火朝天的一年。今天，与非网行业分析师顾子扬连线了英飞凌工业功率控制事业部大中华区高级市场总监——沈璐，从行业到公司、从产品到技术等多维度剖析英飞凌功率半导体。
顾子扬（与非网）：2021年从国内的工业产业来看，有哪些下游行业的在能源使用效率方面表现的更为高效呢？例如工业自动化、新能源汽车、家居、楼宇自动化、ATV等等。
沈璐（英飞凌）：首先，在整个电能的产业链里，英飞凌的电力电子技术以及半导体的能力，在整个产业链上扮演着非常重要的角色。我们的产品和解决方案在整个电能的发电、输电、储能和用电方面都有着广泛的应用。
当然，我们也看到整个行业在能效提升方面的转变。2021年是一个具有划时代意义的年份，这是中国正式对外提出双碳承诺之后的首年。
我们也看到了各行业的客户已经开始全面启动节能减排规划。毫不夸张的说，2021年是中国能效管理革命的元年。这一年，各行业节能减排效率的提升各有侧重点，各有特色，接下来我从三个方面给大家分享一下我们对行业的观察。
首先，我想从能源的供给端来谈。在电能的供给端，随着这些年的改革变化，新能源的比例在逐渐增加。随着电子技术的创新进步，新能源发电的系统成本在下降，也就是说发电的能效在提升。以光伏为例，2021年在技术方面也实现了非常多的突破。
从光伏的集中式逆变器来看，单机的功率密度已经从3.125兆瓦升级到了4.4兆瓦。在光伏的组串式逆变器上，也是从单机的225千瓦升级到了单机350千瓦这样的等级。单机功率密度的提升意味着什么？意味着光伏的度发电成本在下降，为进一步拓宽新能源的发展空间带来了很大的助力，也带来了整个发电效率的提升。
在风力发电行业，我们也看到了这种能效提升的进步。度电成本在下降，与此同时整个变流器的交流输出电压等级也从950伏升级到了1140V，这就意味着整个系统的能耗在下降，能效在提升。
同时我们也看到，为适应电压等级的变化，在风电变流器侧，我们的电力电子技术也从拓扑结构的两电平升级到了三电平。这一系列的改进意味着我们不但能够提升用电端的能效，也可以提升发电端的能效，使发电的能源转换效率达到98%。
2021年对储能市场来说也是非常利好的一年。很多非常有利的政策正在逐渐落地，例如峰谷的电价差以及十四五阶段储能的装机目标等，都对储能市场的发展起到了重要的推动作用。随着锂电池技术的进步，我们看到储能的度电成本也已经降到1元的历史拐点之下，所以整个储能市场的爆发也可以从21年看出端倪。
与此同时，储能技术的进步以及成本的优化也让很多工商业用甚至是户用的光伏用户看到了光伏储能、光伏一体机的商业价值。举一个最常见的15千瓦的户用光伏来作为案例，我们看到光储一体机系统的投资回报率已经提升到了将近17%，这与纯光伏发电系统的用户收益接近持平，甚至是高出一两个百分点。
这些都是在光伏、风力发电以及储能领域的一些技术进步。当然这些进步都离不开电力电子技术的发展以及半导体技术的创新，在这方面，英飞凌一直在引领创新的步伐。
2021年，英飞凌在全球发布了一款2000伏碳化硅的EasyPACK 3B模块，这款全球首发的产品也帮助中国的用户在全球范围内首次推出了自主创新的350千瓦光伏逆变器。
以上就是在发电端能效创新的案例。接下来，我们一起探讨下跟每个人息息相关的绿色出行。在智能出行方面，能效的提升主要体现在电动汽车续航里程的提高。
自2021年以来，市场上开始出现了一些以碳化硅技术为基础的功率器件产品。这项创新的技术，有助于提升主机驱动控制器的能耗控制。
能耗的节约能够转化成行驶里程的提升，或者续航里程不变，但是电池的重量和成本能够下降。
英飞凌在2020年就推出了汽车级碳化硅模块产品——HybridPack Drive模块。这款产品在实际的案例中，帮助用户将行驶里程提升了高达7%，这是在智能出行方面。
最后可以谈一下每个家庭都会用到的家用电器。2020年，我国出台了史上最严的空调能效新标，所有的传统定频机型以及变频的第三级都会在2020年7月停止生产，2021年7月停止销售，这在中国家用电器能效改善方面是非常大的举措。
目前，我们预计2021年家用空调的变频率将会从上一年度的60%全面提升到97%， 这是一个非常大的进步。初步的测算是这种新的能效标准对于空调的能效提升可以达到平均20%，这是一个什么概念？
以最常见的1.5匹家用空调为例，在老的能效国标一级下，成本相当是每度电一元钱。那么在新的一级能效之下，可能电费使用量只有0.5毛钱，可以说我们看到了长足的进步。在家用电器领域，英飞凌能够提供从电机控制、功率控制、触摸控制，再到蓝牙无线以及传感等各方面的产品，可以说是能够提供全产业链半导体解决方案的一家公司，所以我们的产品也将会助力整个中国家用电器节能减排的大方向。
顾子扬（与非网）：就您的观察，2021年工业能效改善技术在哪些应用领域有方向性的进展？例如工业驱动、机器人技术、新能车、快充等等，其背后的驱动力又有哪些呢？比如IGBT、碳化硅等等。
沈璐（英飞凌）：除了刚才提到的新能源发电方面，整体能效提升体现在度电成本的下降，在绿色出行方面体现在续航里程的提高，在家用电器方面体现在变频率的提升。
此外，在工业驱动市场，2021年，很多用户都把变频器和伺服做得尺寸更小更紧凑，成本更优，有的甚至把尺寸缩减到原来的40%左右。之所以能够做到这些，也是源自于功率半导体器件的技术创新。整体来说，能够成就以上提到的所有这些能效提升，主要来自于三方面的技术驱动。
首先是功率半导体产品的功率密度在提升，这主要源自于芯片技术的创新。英飞凌IGBT 7产品是最新一代基于微沟槽栅技术的芯片技术。我们的产品在助力产品向小型化方向发展的进程中功不可没，主要就归功于于 IGBT 7的芯片，其导通损耗比IGBT 4节约了近20%。
同时我们也基于电机控制的应用需求，对芯片的开关损耗做了特别的设计优化，可以在过载的条件下实现整个芯片高达175度的工作结温，这就让整个输出电流的能力可以提升到40%。
2021年，IGBT 7产品针对于电机控制的应用，我们的系列已经完全实现量产，最大的Econo封装，搭载IGBT 7芯片，可实现最大300安培，所搭载的电机负荷可从原先的37千瓦，升级到最新的55千瓦，能够帮助用户大幅缩减变频器尺寸，从而优化变频器和伺服的产品成本结构，在更多的应用场景推广变频器产品的使用，为行业全面迎接节能减排做好技术方面的储备。
从2021年技术驱动的角度来说，第二点是来自于第三代宽禁代半导体碳化硅技术的应用，该技术能够帮助我们进一步提高功率密度，降低系统损耗，优化系统的体积，以及简化系统的设计，带来非常卓越的改善。
英飞凌的碳化硅产品在2021年刚好也迎来了商业实践的第20个周年。在过去的4年里，英飞凌的碳化硅产品营收实现了6倍的增长，目前已经发布了200款碳化硅产品，其中有130多款都是基于客户联合创新的定制产品。
英飞凌的碳化硅是基于沟槽栅技术的一款高科技产品，我们更多地是关注在保证产品性能的同时，追求碳化硅的可靠性，这实际上也是碳化硅产品在应用过程中的一个痛点。
经过多年对可靠性的研究，英飞凌在2021年发布了有关碳化硅可靠性的白皮书，希望能够跟业界一起来分享我们多年的技术积累和知识理解。
第三个技术驱动主要是来自于变频技术，从工业再进一步的向民用进行普及。也就是刚才提到的家用电器。我们看到，不仅家用空调在采用全直流变频的技术，与此同时在一些大户型以及商业超市也有采用的这种小多联变频的迹象，还有一些大型的商业空调都在采用更多的电力电子的器件来助力实现全面的节能减排。
英飞凌在这一领域里面提供的产品线非常齐全，从650V的IPM模块一直到1200伏的 Easy和 Low Power Econo的IGBT模块，实际上都可以帮助用户在节能设计上实现自己的减排目标。
以上就是我认为的三个技术驱动因素。
顾子扬（与非网）：面对全球缺芯的情况下，英飞凌在全球采取了哪些措施以应对芯片供应紧张的情况，尤其在功率半导体领域，是如何为供应链舒缓了压力呢？
沈璐（英飞凌）：对于2021年的缺芯大潮，我们看到有很多业界的分析，我也同意大家的观点，就是说这些缺芯主要来自于行业上下游对市场需求的错判以及供应链管理的缺位。
2021年我们非常忙，忙着帮助客户在保供生产，短期内我们需要紧锣密鼓的去重新优化我们的供应链结构，更好地去应对客户的一些紧急需求。同时我们还要不遗余力地跟客户共同分析行业中长期的市场需求，更好地进行库存预测。
从集团的角度，英飞凌也在积极布局全球供应链，以确保更多的产能投资到位。有一个好消息：英飞凌位于奥地利菲拉赫的全球第二座12英寸功率半导体晶圆生产厂已经于2021年9月份提前启动了量产。原计划的时间点是2021年底，但考虑到全球供应的紧迫性，我们也把量产时间紧锣密鼓地排产到了2021的9月。我想这应该也算是在全球范围内继2020年缺货潮以来，首批能够进入量产的12英寸功率半导体工厂。
这是我们全球第二座12英寸功率半导体工厂，是2018年集团在缺货时期下定决心立足长远的一项投资。英飞凌擅长做长期稳健投资，而且我们在供应链上的布局一直超前于业界同行。2022年我们在供应链方面的投资将会超过24亿欧元，重点在前道的制造上。
当然在后道我们也在积极布局。在中国的后道工厂，即无锡的英飞凌工厂，几年以前就已经开始设立IGBT的生产线，从EasyPACK1B、 2B模块工业产品开始，如今我们还会继续拓展一些汽车级的模块以及 IPM模块的生产线，所以在不久的未来，在完成扩产之后，无锡也会将成为英飞凌在全球最大的IGBT生产基地之一。
此外，英飞凌还在积极投资一些创新的技术，从而能够更好地推动生产效率和良率的提升。三年前我们收购了一家碳化硅冷切割技术的高科技公司，英飞凌也在不断对其技术的应用进行长期投入。近期我们也得到一些好消息，首批测试产品已经完成了生产的资格，接下来也会用一个试生产线来加大量产的速度。
这种冷切割的芯片切割技术，对于碳化硅来说，非常高的价值在于可以大大的减少对硅锭原材料的浪费，所以我们可以用同样数量的原材料切割成加倍的晶圆来供生产。未来我们也会对这项技术做进一步的优化，以更好地用在硅晶圆的产能提升上，相信这样一些技术方面的投资，也有助于从长远期解决芯片短期供应的问题。
顾子扬（与非网）：展望2022年，工业能源使用效率的提升，在哪些方面会有趋势性的发展？相关的器件或产品又将有哪些创新技术、新材料在其中发挥一些影响？
沈璐（英飞凌）：在能源需求方面，电能占终端能源消费的比重在日益提高。2050年之前，我们认为这一比例有望提高到60%以上。在能源和交通实现全面低碳化的大潮中，我们也面对很多不确定性。举例来说，针对于这种高比例的可再生能源以及不断波动的电力负荷，储能技术就会成为一个非常重要的关键技术，助力我们在全面实行能源转型和低碳化的进程中应对更多的挑战。
2022年，展望储能，我们一方面在迎接更大规模的光伏整县推进政策的落地，与此同时，电动汽车的发展也非常迅猛。所以我相信2022年光伏和储能一体化的设计，甚至是光伏储能充电一体化的储能变流器将会成为行业热点，这就对变流器能源转换效率的提升，提出了非常高的要求。
所以，直流输入和交流输出电压等级将会以1500伏的电压为主流，与此同时也需要有更高效率的功率半导体产品，以满足系统效率提升的要求。
英飞凌的IGBT 7产品在2022年将会进入更多的功率段，在更高的电压等级以及更大的功率段上，用模块的方式去实现，从而能够更好地满足储能系统对于大功率功率半导体的需求。举例来说，英飞凌已经量产的基于IGBT 7技术的62毫米的标准封装产品，已经在国内龙头的储能系统中得到应用，这是我看到的跟储能相关的未来趋势。
从充电的角度来说，为更大幅度地减少充电时间，目前业内直流的充电桩已经从单机功率120千瓦开始突破到240千瓦，甚至是360千瓦。与此对应的充电桩的功能模块，也从传统的15千瓦、20千瓦，开始继续升级到30、40 甚至是60千瓦。那么这当中，功率半导体IGBT的模块就有机会取代现有的IGBT单管，同时碳化硅的应用也有助于进一步地提升能效。
除直流充电以外，在交流的 OBC充电领域，我们也同样看到功率升级的趋势，从传统的2.2、3.3千瓦也，在继续往6.6甚至11千瓦升级。这也就意味着整个系统会迎接更大的功率，而电池电压也在从400伏，向着800伏在做积极的准备。
在这样一个更快、更高效的充电需求的环境下，碳化硅产品可以说是最好的产品，英飞凌也专门针对快充，定制了一款基于Easy模块的碳化硅模块。
最后，我想提一下数据中心，其实数据中心的能耗是非常大的。2021年耗电量大概是937亿度电。也就是说大部分能耗其实是来源于IT设备的消耗，但是整个电源的输电结构、配电结构也决定了整个数据中心的能效。所以我们看到一个新的趋势，有可能会由现在的传统UPS的配电结构转变成以电力电子变压器SST为主要接口的一体化的供电，是直流供电系统。
基于碳化硅技术，有助于这种电力电子变压器直接将10千伏的市电转化成380伏的直流。就当前实际已经开始使用的案例来看，供电效率能够提升到95%以上，而直流配网的效率也可以提升到97%以上，所以相信在这一领域，未来在2022年也会有更多长足的发展和验证。在这一进程中，我们也非常期待用英飞凌先进的碳化硅技术，保障数据中心的供电连续性和安全性。
以上就是我对2022年的一个看法。
总体来说，英飞凌的产品和解决方案，对于整体社会的二氧化碳减排是颇具意义的。我们目前的预测是能够帮助社会和客户实现每年约5600万吨的二氧化碳减放量。这是什么概念呢？2020年，中国二氧化碳排放量约为18亿吨，也就是说英飞凌的产品和解决方案可以帮助完成3%的减放。
当然我相信，随着未来二氧化碳减排趋势在各个行业的普及，这一比例还会继续提高。
此外，作为一家具备高度社会责任感的企业，英飞凌也提出了将于2030年完成碳中和的目标。英飞凌也是半导体行业中率先提出碳中和目标的一家公司。
以上就是我今天的分享，谢谢。
顾子扬（与非网）：非常感谢沈总今天带给我们的精彩分享，希望英飞凌未来能够在产品和技术上带给我们更多的惊喜，与非网也会进一步关注，谢谢沈总。
