近日,特斯拉在其投资者活动日上公开了备受期待的“秘密宏图第三篇章(Master Plan Part 3)”,并宣称“下一代平台将减少75%的碳化硅使用,同时不影响整车的性能和效率。”
消息一出,引发A股碳化硅中的个股集体跳水。作为推动碳化硅车用的“先驱”,特斯拉为何态度发生大逆转?此举又将给新能源汽车行业带来什么影响?
企业争相布局
作为一种基于碳和硅的复合半导体材料,近几年碳化硅在汽车领域的热度持续高涨。
在电动汽车中,碳化硅主要应用于电驱中的主逆变器,能够显著降低电力电子系统的体积和重量,同时提高功率密度。另外,碳化硅替代硅可以减少逆变器80%的能量损失,碳化硅芯片还擅长散热,减少汽车冷却系统负担。因此,越来越多的车企开始导入碳化硅技术。
早在2018年,特斯拉就开始在Model 3上采用碳化硅,成功地将逆变器体积缩小,并且打造出更流线的车体,进而吸引其他车厂跟进采用碳化硅元件。
2020年,比亚迪将自研的碳化硅MOS应用在汉EV四驱版上。2022年9月,小鹏汽车G9旗舰SUV正式上市,G9搭载800V高压碳化硅平台,主要卖点就是超级快充。在同月,极氪智能旗下威睿电动汽车技术有限公司正式发布了600kW超充技术,并已实现量产。
2022年11月,哪吒汽车发布“浩智战略2025”,包括浩智超算、浩智电驱、浩智增程三大技术品牌。
面对极具潜力的市场,零部件企业也按捺不住了。
从2021年开始,博世通过复杂的制造工序小规模地生产半导体,并将芯片交付给汽车制造商,加以验证。
安森美(onsemi)以4.15亿美元收购碳化硅制造商极特先进科技(GTAT)。此交易将使安森美能更好地确保和增加碳化硅供应,满足市场对碳化硅方案快速增长的需求,包括EV、EV充电和能源基础设施。近期更是与宝马集团签署长期供货协议,将EliteSiC技术用于宝马400V直流母线电动动力传动系统。安森美最新的EliteSiC 750V M3芯片被集成到一个全桥功率模块中,可提供几百千瓦的功率。
英飞凌(Infineon)则是与日本晶圆制造商昭和电工签订供应契约(两年合约),供应包括磊晶在内的各种碳化硅材料,英飞凌可借此获得更多基材,以满足对碳化硅型产品日益增长的需求。
意法半导体(ST)宣布制造出首批8寸(200mm)碳化硅晶圆,且首批8寸碳化硅晶圆品质十分优良。
相关机构数据显示,在市场的持续加持下,车用碳化硅组件将维持快速增长的步伐,预计到2025年,市场规模将达15亿美元,2019-2025年间的年复合增长率(CAGR)为38%。
受制于成本
碳化硅的优势有目共睹,市场也日益崛起,那特斯拉为何不再青睐碳化硅?
分析特斯拉的多次市场决策可以看出,与成本不无关系。当前制约碳化硅大规模商业化应用的主要因素是成本高。
“碳化硅衬底生产中的长晶环节需要在高温、真空环境中进行,对温场稳定性要求高,并且其生长速度比硅材料有数量级的差异。因此,碳化硅衬底生产工艺难度大,良率不高。”英飞凌科技高级副总裁、汽车电子事业部大中华区负责人曹彦飞谈道。
据了解,2016年,6英寸碳化硅衬底的价格在2万元左右,现在最便宜的单价是6000元左右,行业巨头Wolfspeed的单价仍高达1.3万元。虽然碳化硅的价格呈现逐年下降的趋势,但对比硅材料还是有着很大的差距。
除了贵,碳化硅还存在供应紧张的问题。2021年年底,碳化硅产品缺少现货(正常库存比例小于60%),且交货周期均较长,甚至能达到30周以上。
这对于年产百万规模的特斯拉而言,持续稳定的供应能力和降本是不变的宗旨,“又贵又少”的碳化硅显然与此不符。
就在特斯拉宣布减用碳化硅的当天,其动力系统工程副总裁提出:特斯拉其实是开发了定制化模块封装技术,可以保证在使用更少碳化硅的情况下,保持相同的散热效果。
上下游企业通力合作
我国作为新能源汽车制造大国,对汽车半导体市场保持旺盛的需求。预计到2025年,我国汽车半导体市场将达到137亿美元。
业内专家表示,功率半导体器件由于占新能源汽车电驱动系统成本比例较高,将成为降低整车成本、提升国际竞争力的重要环节。当前,碳化硅功率半导体模块国产化的导入率已经达到8%-10%,已经打下良好基础。要保持我国自主功率半导体企业持续健康发展,需要从多方面共同努力,推进整车、零部件和芯片企业的协同合作深度。
比亚迪汽车工业有限公司副总工程师刘源表示,中国已是全球最大的汽车消费市场,未来汽车消费需求仍将提升,且出于供应链安全考虑,预计将更多采用国内半导体厂商产品,这为国内汽车功率半导体厂商提供了良好的发展契机。
他建议,加大芯片上车的应用,构建汽车半导体产业更具韧性的供应链生态和面向汽车未来技术的产业链生态的双生态战略。同时,加强芯片专业人才队伍建设,专业人才队伍是芯片行业向前发展的最大推动力。完善我国汽车芯片的标准和检测认证体系,加强国际交流合作。汽车和半导体产业供应链长,技术集中度高,全球分工非常充分,需要各个国家优秀的企业优势互补,共同协作。