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特斯拉要减少75%的SiC使用量,会导致行业产能过剩吗?

Hobby观察 来源:电子发烧友网 作者:梁浩斌 2023-03-06 07:48 次阅读

电子发烧友网报道(文/梁浩斌)上周特斯拉的2023投资日虽然没有得到投资者的认可(当天股价最高下跌8%),不过在汽车部分,特斯拉还是带来了一些稍微“震惊业界”的消息。

其中除了期望从整车量产规模化、动力总成和生产制造三个方面来降低50%的成本之外,另一个对行业影响较大的举措是,特斯拉在下一代平台中将减少动力总成部分75%的碳化硅“使用量”,且不影响能效。作为最早在电动汽车上大规模应用碳化硅的车企,如今竟然说要减少碳化硅用量,这给整个SiC行业都可能会造成一定冲击。

不过目前还存在一些疑问:特斯拉是如何做到的?其他厂商会跟进吗?过去几年SiC行业扩产的产能何去何从?这篇文章将会简单探讨一下或是推测这些问题的答案。

特斯拉如何降低75% SiC用量?

在2023投资日上,特斯拉并没有详细说明他们是如何做到降低75% SiC用量的,给出降低“用量”的说法其实也比较含糊不清。原因方面,最显著的是成本问题,由于当前整个SiC市场仍然是处于供不应求的状态,所以如果降低SiC器件的用量,可以大幅降低成本;另一方面是,此前有消息称在过往的几年间,特斯拉采用SiC的主逆变器失效率要明显比IGBT高;除此之外,特斯拉去年向安森美新增了IGBT的订单,其中有对SiC供应不足和失效率高的担忧。

从特斯拉的说法中,可以明确的是未来特斯拉车型中仍会使用SiC器件,但降低“用量”方面,目前业界主流的猜测有两个方向:一是采用SiC、Si混合功率模块;二是通过器件工艺的提升,来降低器件成本、SiC器件数量等。


图源:SiC、Si、混合功率模块封装对比评估与失效分析-《中国电机工程学报》

第一种近期在业界的讨论较多,即大概使用2颗配套6颗IGBT封装混合模块,这种模式符合“降低75%用量”的说法,同时还可以灵活调配。这种方式可以利用SiC和IGBT的优势,通过系统控制,令SiC运行在开关模式中,IGBT运行在导通模式。SiC器件在开关模式中损耗低,而IGBT在导通模式中损耗较低,所以这种模式有可能实现在效率不变的情况下,降低SiC MOSFET的使用量。

其实去年供应链也曾传出特斯拉将导入SiC和IGBT混合功率模块的消息,结合目前降低SiC使用量的说法,让混合模块的路线可信度更高。

不过也有业内人士表示,SiC MOSFET和IGBT混合模块也存在一些应用上的挑战,包括用于汽车的封装工艺稳定性、IGBT和SiC MOSFET并联电路设计、驱动控制等问题。

而第二种是器件的工艺升级。有业内人士分析,目前最新的沟槽SiC MOSFET在同功率下所需的芯片颗数比目前特斯拉所使用的方案要少很多,算上芯片面积大概是降低了75%以上的SiC晶圆面积使用。所以从某种程度上说,受益于SiC成本的降低以及器件工艺的提升,实现SiC用量降低75%也存在很大可能性。

SiC行业影响几何

过去几年,SiC整个行业的扩产规模都相当大,从上游的衬底材料、外延产线,到SiC晶圆厂、功率模块封装产线等,都为未来几年带来了较大的产能预期。因此难免会有人想到,如果特斯拉开始减少SiC的用量,那未来这些SiC产能是否会迅速过剩?

这个问题是多方面的,由于目前未知特斯拉的具体策略,比如是在目前的所有产品线上都减少SiC用量,还是在未来的低价车型中实行,这都是未知数。但无论如何,编者都认为这对于当前大规模扩产中的SiC行业不会造成太大影响。

当前整体市场供应缺口较大,很多车企对于采用SiC的最大顾虑是产能,因为担心供应问题而未有大规模推广SiC的汽车应用。毕竟作为第三代半导体,SiC相比IGBT的优势依然是实打实存在的,特别在未来有可能逐步普及的800V高压平台中,SiC相比IGBT的优势会更加突出。

未来如果特斯拉真的在旗下车型上都推行降低SiC使用量的方案,短期内特斯拉的车型成本快速下降,对其他车企的中低端产品可能造成一定冲击,对于高端定位的车型来说影响不会很大。但长期来看,随着产能的进一步提升,SiC成本将持续降低,特斯拉方案的成本优势也将会进一步被抹平。正如特斯拉在HW4.0平台上重新应用毫米波雷达一样,当SiC成本、失效率等降至一定水平后,或许又会再次拥抱SiC。

再退一步说,即使汽车端的需求增长不及预期,但在新能源汽车之外,光伏、储能等工业应用依然对SiC处于刚需状态。如果由于特斯拉的需求降低导致SiC产能过剩,那么在光伏储能等市场的需求能够快速补充,激活目前受供应所限的需求市场。

当然,前提是产能扩充进度在预期之中,以目前的进度来看,业界普遍认为2025年左右才会真正解决当前SiC产能不足的问题。如实际产能扩充进展不及预期,那么即使特斯拉完全弃用SiC,产能过剩的问题近几年内都难以出现。

写在最后:

特斯拉总能做出令人意想不到的举措,对于业界来说,可能影响更大的是其他车企对于技术路线方向的选择,以及相关功率模块供应商的产品策略。如果特斯拉的方案真的能显著降低成本,那么也有可能会成为未来中低端车型的一种重要技术路线。

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