电力电子技术起源于20世纪50年代半导体器件的发明，其核心是利用各类电子器件实现电能的变换和控制，现如今电力电子产品无处不在，且已作为一种成熟的电力工程技术应用于各个领域中，例如日常家庭和工作中使用的电子设备，又或是在交通工具上。事实上，电力电子设备是所有电气化动力系统的隐形英雄，传统的内燃机（ICE）需要电力电子器件来启动发动机，而新的电气化技术则更多地依靠电力电子器件来使电池和电动机运转。

然而，在过去的18个月里，半导体的供应出现了重大问题，当然汽车行业也未能幸免。在英国，汽车制造商目前只依靠从台湾和新加坡进口半导体的大部分关键材料和组件，这导致了汽车制造商的产量减少，以此延长了新车的交货时间，同时这也对半导体供应链来说是一个巨大挑战。

应对半导体供应链中的挑战

日前，欧盟理事会批准的燃油车禁售时间表正式生效，规定从2035年起欧盟境内将禁止销售非零碳排放的新燃油车。不过在德国要求下，使用碳中性燃料的新的燃油车有望在2035年后继续销售。

随着禁止销售非零碳排放的新燃油车的最后期限迫近，汽车制造商必须寻求增加混合动力和全电动汽车（EVS）的生产，但EVS就包括电池电动汽车和氢燃料电池汽车，若是全力生产这一领域的汽车，则使用的芯片将比内燃汽车要多出大约30%的量。然而目前全球半导体正经历着短缺问题，而汽车市场占据全球半导体市场的15%左右，后续又将向电动动力系统的过渡，对芯片制造的依赖性将会不断增加。

那么，英国又该如何建立一个更具弹性的半导体供应链来缓解这一系列问题？

Advanced Propulsion Centre UK（APC）是由英国政府和汽车行业负责加速向低碳交通解决方案过渡的组织，这个组织已进行了一项重要的工作——通过增加行业、投资界和政府官员之间的了解，消除半导体制造过程的神秘感并加速关键半导体供应链发展，其目的是缩小差距和扩建在岸生产，创造一个强大的端到端供应链，以支持英国的汽车制造。众所周知，英国还没有一个端到端的供应链来满足汽车制造业的需求。

APC在2月份发布的《汽车电力电子价值链》报告中概述了汽车动力系统电力电子制造过程中的五个关键阶段，还预估从2035年起，仅英国制造的乘用车和货车每年就需要230万台逆变器；另外，APC还指出了如果使用化合物半导体，那么英国将有机会能够在国内建立自己的强大的端到端供应链，因此，APC给出的建议是把重点放在碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）半导体上，同时鼓舞着工业界、政府、学术界、投资界和贸易界一起创建一个强大的英国半导体供应链。

《汽车电力电子价值链》报告

碳化硅（SiC）的未来市场份额

碳化硅是未来电动汽车动力分配、控制和电源管理的首选前驱，尤其是当汽车电气结构正向800V以上的电压发展时，碳化硅在当中发挥的作用是最好的。据评估，预计到2030年基于SiC的逆变器将主导市场，到2025年达到30-50%的市场渗透率，欧洲到2030年将需要60-80万片SiC晶圆，英国到2030年每年需要供应8万片SiC晶圆以支持当地生产的电动汽车。

建立英国端到端供应链

前文我们提到了许多组织、学术界和工业界都在为价值链的建立和相关的洞察力报告做出贡献，其中，作为价值链项目的一部分，McLaren Applied企业表示英国在电力电子设计方面非常出色，国内本土制造也存在了较大的机会，因此他们现在需要通过投资于技能和培训来建立这方面的能力。

APC已经在资助两个大规模的合作研发项目，这两个项目照亮了如何启动供应链的道路。其中一个是“ESCAPE”，这是一个由McLaren Applied领导的1900万英镑的项目，而另一个是“未来BEV（电池电动车）”，这是由宝马公司领导。这两个合作研发项目都在寻求开发800V的碳化硅逆变器，并且都是以现实世界的解决方案为核心，在英国电力电子供应链中建立能力的关键。

ESCAPE和未来BEV项目亮点

综上所述，要是使英国的汽车制造业面向未来，则该增加英国本地碳化硅半导体和大功率汽车（豪华车、高性能车、SUV和HGV）的逆变器生产。另外，凭借80%的经济价值在功率模块和逆变器系统的制造中占有一席之地，英国可以利用其国内一级供应链的能力发挥其优势。但是除此之外，英国缺乏上游的晶圆基板制造，使其面临着供应冲击和下游生产限制，这将会使英国的一个更具挑战性的领域。