電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）3月初特斯拉在投資者日上表示，將在下一代平臺(tái)上減少75%的碳化硅用量，消息一出，即給碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)帶來(lái)了一波地震，股價(jià)應(yīng)聲下跌。不僅全球襯底龍頭Wolfspeed當(dāng)日股價(jià)跌幅高達(dá)7%，特斯拉目前主要的SiC MOSFET供應(yīng)商ST當(dāng)天股價(jià)最高跌幅甚至達(dá)到8%，國(guó)內(nèi)的襯底廠商天岳先進(jìn)、東尼電子開(kāi)盤后即跌停，可見(jiàn)消息對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的打擊。

在投資者日上特斯拉并沒(méi)對(duì)他們的解決方案做過(guò)多解釋，如今這顆“子彈”飛了將近兩周，業(yè)界對(duì)于其降低碳化硅用量的方案已經(jīng)有相當(dāng)多的討論，下文我們將對(duì)目前業(yè)界的猜測(cè)做一個(gè)匯總。

因此，我們比較關(guān)注的點(diǎn)是，特斯拉的舉措是否真的會(huì)為近年產(chǎn)能擴(kuò)張投入巨大的SiC上下游帶來(lái)負(fù)面影響？特別是下游汽車廠商需求的變化下，最先傳導(dǎo)到的中游芯片設(shè)計(jì)或者是功率模塊廠商。

與此同時(shí)，襯底作為SiC器件成本占比最高的部分，盡管價(jià)格在不斷下降，但相比硅基功率器件依然高出不少。那么在襯底之外，SiC器件的成本能否通過(guò)其他途徑獲得更大程度的下降？

五種“減碳”方案猜想

對(duì)于特斯拉在下一代平臺(tái)車型中降低碳化硅用量的方案，各方都有不同的猜測(cè)。安徽芯塔電子市場(chǎng)經(jīng)理周駿峰在接受電子發(fā)燒友采訪時(shí)表示，特斯拉高調(diào)“減碳”的消息一出，感覺(jué)市場(chǎng)反應(yīng)有些過(guò)于敏感，綜合目前各類終端市場(chǎng)反饋來(lái)看，近幾年碳化硅市場(chǎng)依舊會(huì)保持供不應(yīng)求的趨勢(shì)，尤其是新能源汽車產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)對(duì)碳化硅“井噴”式需求，所以產(chǎn)業(yè)熱度并不會(huì)降低。綜合特斯拉公布關(guān)于Model 3的相關(guān)信息，他猜測(cè)特斯拉下一代車型可能會(huì)從目前的400V母線電壓架構(gòu)向800V轉(zhuǎn)變。

“采用800V以后，因?yàn)槟妇€電壓較之前翻了一倍，在電機(jī)功率不變情況下，流過(guò)碳化硅MOSFET的電流減半，這導(dǎo)致碳化硅MOSFET管芯面積縮小。管芯面積縮小后，單片晶圓較之前大電流規(guī)格晶圓出芯率更高，單車使用碳化硅成本降低。換言之，采用800V架構(gòu)后，單車消耗碳化硅晶圓量減少，單片6寸晶圓可供更多車輛，這與特斯拉官宣是吻合的。”

與此同時(shí)，周駿峰還提到另外兩種猜測(cè)，包括特斯拉供應(yīng)商對(duì)器件封裝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，使得熱阻更小，散熱性能更好，器件和模塊可以在更高的結(jié)溫下工作；或者特斯拉對(duì)電機(jī)進(jìn)行革新，改進(jìn)升級(jí)電驅(qū)系統(tǒng)，也可能使得對(duì)功率器件的需求量減少。

除了上面的三種可能之外，業(yè)界目前還有兩種猜想，其中聲量最大的是采用SiC MOSFET和IGBT混合模塊。在SiC MOSFET和IGBT混合模塊的方案中，大概使用2顆配套6顆IGBT封裝混合模塊，這種模式符合“降低75%用量”的說(shuō)法。在實(shí)際應(yīng)用中，IGBT載流能力更高，在大電流工況下有一定優(yōu)勢(shì)；在功耗方面，SiC MOSFET先于硅基IGBT開(kāi)通，后于IGBT關(guān)斷，而IGBT可以實(shí)現(xiàn)ZVS零電壓開(kāi)關(guān)，可以相比純IGBT模塊大幅降低損耗。

不過(guò)，由于SiC MOSFET和IGBT的工作頻率差異大，驅(qū)動(dòng)電路方面混合模塊顯然會(huì)復(fù)雜很多，封裝難度也會(huì)較高。

另一種猜想是采用新一代的SiC MOSFET器件，比如ST的第三代SiC MOSFET芯片面積是第二代的25%，從尺寸上符合75%使用量降低的說(shuō)法。

SiC襯底價(jià)格居高不下，芯片設(shè)計(jì)階段如何降本

實(shí)際上，特斯拉并沒(méi)有說(shuō)要完全放棄SiC，其動(dòng)力總成副總裁還在會(huì)上提到SiC晶體管是一種關(guān)鍵的器件，但太貴了，并且難以擴(kuò)大使用（量產(chǎn)）規(guī)模。而SiC對(duì)降低電動(dòng)汽車能耗是具有實(shí)打?qū)嵉男Ч?，特別是在800V高壓平臺(tái)中，SiC相比硅基IGBT的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出。理想汽車CEO李想近期就在公開(kāi)活動(dòng)上表示，公司實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，SiC模塊配合800V高壓平臺(tái)，與同樣驅(qū)動(dòng)方式的400V平臺(tái)產(chǎn)品相比，可以節(jié)省約15%的電量。

所以，從投資者日上著重介紹的各種降成本舉措來(lái)看，對(duì)于特斯拉而言，降低成本是他們首要考慮的，減少SiC用量主要原因或許也是由于SiC當(dāng)前的價(jià)格較高，放出消息幾乎等同于倒逼上游產(chǎn)業(yè)加速降本。

周駿峰表示，碳化硅的價(jià)格、單車用量和整體需求是互為影響的，在800V電氣架構(gòu)環(huán)境下，相較于硅基器件，碳化硅依舊是電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器、OBC、暖通空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用的最優(yōu)方案。若未來(lái)隨著工藝技術(shù)精進(jìn)及產(chǎn)能的提升，碳化硅器件成本下降，包括特斯拉在內(nèi)的所有新能源汽車廠商必定會(huì)進(jìn)一步增加對(duì)碳化硅需求，從2023年開(kāi)始，碳化硅MOSFET的價(jià)格也即將邁入下游終端大規(guī)模應(yīng)用的甜蜜期。

而對(duì)于近幾年在產(chǎn)能擴(kuò)張方面投入巨大的SiC上游，目前其實(shí)要更加擔(dān)心的應(yīng)該是實(shí)際產(chǎn)能落地的狀況?！皣?guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈都在積極擴(kuò)產(chǎn)，但產(chǎn)能還未真正大規(guī)模釋放，產(chǎn)能等方面與海外巨頭還有差距。國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)要依靠整個(gè)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的合作與深度協(xié)同，才能更好地與海外巨頭競(jìng)爭(zhēng)?！?br />
SiC襯底在SiC器件成本中占比近50%，因此上游襯底的價(jià)格是影響器件價(jià)格的最重要因素。不過(guò)襯底價(jià)格也受到目前襯底良率、產(chǎn)能等影響，正如前面特斯拉動(dòng)力總成副總裁提到的“難以擴(kuò)大規(guī)?！?，而目前眾多擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能距離落地還有一段時(shí)間，短期難以大幅拉低成本。

在現(xiàn)階段，SiC襯底供不應(yīng)求，價(jià)格居高不下，從上游降本的難度較大。那么對(duì)于中游的芯片設(shè)計(jì)公司而言，從芯片設(shè)計(jì)層面上，有沒(méi)有降低SiC芯片成本的方法？周駿峰告訴電子發(fā)燒友，降低芯片成本可以在保證管芯效能的前提下，減少芯片尺寸，以減少晶圓邊緣浪費(fèi)率，提高出芯率。

具體而言，在設(shè)計(jì)層面有兩種方法減少芯片尺寸：

一是通過(guò)改變外延層厚度和濃度，平衡擊穿電壓和導(dǎo)通電阻，從而達(dá)到降低芯片尺寸的效果；

二是通過(guò)采用溝槽柵結(jié)構(gòu)，達(dá)到降低芯片尺寸的效果。從理論上來(lái)看，平面柵SiC MOSFET的溝道遷移率低，相較之下，溝槽柵SiC MOSFET則呈現(xiàn)出更佳的電學(xué)特性，其優(yōu)勢(shì)包括：元胞密度高、導(dǎo)通損耗低、開(kāi)關(guān)性能強(qiáng)等，可以進(jìn)一步降低器件成本。

“目前，業(yè)界普遍認(rèn)為溝槽型被是最有希望提升SiC MOSFET性能的結(jié)構(gòu)，芯塔電子作為國(guó)內(nèi)最早布局溝槽型SiC MOSFET專利技術(shù)企業(yè)之一，無(wú)論是未來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品成本，提高設(shè)計(jì)工藝方面都極具優(yōu)勢(shì)?！敝茯E峰補(bǔ)充道。

在通過(guò)芯片設(shè)計(jì)改進(jìn)，降低SiC MOSFET芯片面積的過(guò)程中，在襯底供應(yīng)鏈不變的情況下，市場(chǎng)上SiC器件的產(chǎn)量能夠得到顯著提高。同時(shí)伴隨著襯底產(chǎn)能的擴(kuò)產(chǎn)，兩方面因素將會(huì)促成襯底價(jià)格的加速下降。

作為SiC器件廠商，對(duì)于未來(lái)SiC器件價(jià)格的趨勢(shì)，周駿峰認(rèn)為，優(yōu)秀的器件廠商隨著產(chǎn)品良率的不斷提升和產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)的不斷顯現(xiàn)，將持續(xù)推動(dòng)芯片價(jià)格快速下降，降低車企選用碳化硅的成本門檻。同時(shí)，未來(lái)在原材料成本影響逐步下降的過(guò)程中，SiC器件廠商的盈利能力在技術(shù)水平、工藝積累、團(tuán)隊(duì)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)資源的影響下將快速分化，SiC賽道內(nèi)的龍頭玩家將實(shí)現(xiàn)盈利高速成長(zhǎng)。

換言之，在未來(lái)SiC襯底價(jià)格進(jìn)一步下行時(shí)，器件廠商是否擁有核心技術(shù)和工藝開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從芯片設(shè)計(jì)層面具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)成本與性能的平衡，或許會(huì)是立足于市場(chǎng)的關(guān)鍵。

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安徽芯塔電子市場(chǎng)經(jīng)理 周駿峰