Tesla縮減75％ SiC用量，還有什么技術可以代替呢？
據了解， SiC可靠性以及供應鏈的穩定性確實令Tesla信心不足，過去幾年中曾因此出現過Model 3批量召回事件，當時Tesla官網解釋為“后電機逆變器功率半導體元件可能存在微小的制造差異，其中部分車輛使用一段時間后元件制造差異可能會導致后逆變器發生故障，造成逆變器不能正常控制電流”，這直接指向SiC。
特斯拉如何降低75% SiC用量？
在2023投資日上，特斯拉并沒有詳細說明他們是如何做到降低75% SiC用量的，給出降低“用量”的說法其實也比較含糊不清。原因方面，最顯著的是成本問題，由于當前整個SiC市場仍然是處于供不應求的狀態，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，此前有消息稱在過往的幾年間，特斯拉采用SiC的主逆變器失效率要明顯比IGBT高；除此之外，特斯拉去年向安森美新增了IGBT的訂單，其中有對SiC供應不足和失效率高的擔憂。
從特斯拉的說法中，可以明確的是未來特斯拉車型中仍會使用SiC器件，但降低“用量”方面，目前業界主流的猜測有兩個方向：一是采用SiC、Si混合功率模塊；二是通過器件工藝的提升，來降低器件成本、SiC器件數量等。
第一種近期在業界的討論較多，即大概使用2顆配套6顆IGBT封裝混合模塊，這種模式符合“降低75%用量”的說法，同時還可以靈活調配。這種方式可以利用SiC和IGBT的優勢，通過系統控制，令SiC運行在開關模式中，IGBT運行在導通模式。SiC器件在開關模式中損耗低，而IGBT在導通模式中損耗較低，所以這種模式有可能實現在效率不變的情況下，降低SiC MOSFET的使用量。
其實去年供應鏈也曾傳出特斯拉將導入SiC和IGBT混合功率模塊的消息，結合目前降低SiC使用量的說法，讓混合模塊的路線可信度更高。
不過也有業內人士表示，SiC MOSFET和IGBT混合模塊也存在一些應用上的挑戰，包括用于汽車的封裝工藝穩定性、IGBT和SiC MOSFET并聯電路設計、驅動控制等問題。
而第二種是器件的工藝升級。有業內人士分析，目前最新的溝槽SiC MOSFET在同功率下所需的芯片顆數比目前特斯拉所使用的方案要少很多，算上芯片面積大概是降低了75%以上的SiC晶圓面積使用。所以從某種程度上說，受益于SiC成本的降低以及器件工藝的提升，實現SiC用量降低75%也存在很大可能性。
SiC行業影響幾何
過去幾年，SiC整個行業的擴產規模都相當大，從上游的襯底材料、外延產線，到SiC晶圓廠、功率模塊封裝產線等，都為未來幾年帶來了較大的產能預期。因此難免會有人想到，如果特斯拉開始減少SiC的用量，那未來這些SiC產能是否會迅速過剩？
這個問題是多方面的，由于目前未知特斯拉的具體策略，比如是在目前的所有產品線上都減少SiC用量，還是在未來的低價車型中實行，這都是未知數。但無論如何，編者都認為這對于當前大規模擴產中的SiC行業不會造成太大影響。
當前整體市場供應缺口較大，很多車企對于采用SiC的最大顧慮是產能，因為擔心供應問題而未有大規模推廣SiC的汽車應用。畢竟作為第三代半導體，SiC相比IGBT的優勢依然是實打實存在的，特別在未來有可能逐步普及的800V高壓平臺中，SiC相比IGBT的優勢會更加突出。
未來如果特斯拉真的在旗下車型上都推行降低SiC使用量的方案，短期內特斯拉的車型成本快速下降，對其他車企的中低端產品可能造成一定沖擊，對于高端定位的車型來說影響不會很大。但長期來看，隨著產能的進一步提升，SiC成本將持續降低，特斯拉方案的成本優勢也將會進一步被抹平。正如特斯拉在HW4.0平臺上重新應用毫米波雷達一樣，當SiC成本、失效率等降至一定水平后，或許又會再次擁抱SiC。
再退一步說，即使汽車端的需求增長不及預期，但在新能源汽車之外，光伏、儲能等工業應用依然對SiC處于剛需狀態。如果由于特斯拉的需求降低導致SiC產能過剩，那么在光伏儲能等市場的需求能夠快速補充，激活目前受供應所限的需求市場。
當然，前提是產能擴充進度在預期之中，以目前的進度來看，業界普遍認為2025年左右才會真正解決當前SiC產能不足的問題。如實際產能擴充進展不及預期，那么即使特斯拉完全棄用SiC，產能過剩的問題近幾年內都難以出現。
隨著特斯拉減少SiC的使用，還有什么技術可以比得上SiC元器件的節能、高效、功率模塊體積小型化等優勢呢？業內人士提供了三種觀點。
1. 返回硅絕緣柵雙極晶體管 (Si IGBT) 模塊
事實上，在SiC近年獲得Infineon、STM、Rohm、Onsemi等主要IDM大手筆投資之前，IGBT一直被視為EV、公共交通、節能等領域的關鍵功率半導體。畢竟IGBT具有成熟的硅基生產優勢。英飛凌在高端和車用IGBT市場也占據主導地位多年。
隨著純電動汽車（BEV）的發展趨勢和碳排放政策越來越明確，相比Si IGBT，SiC在功率密度和耐熱性方面的優勢使其在尋求更長續航里程和更小體積的功率模塊中不可或缺。全球的汽車制造商也正在轉向 800V 汽車電氣系統。對應800V系統的1700V SiC功率元件不斷擴大。
中國臺灣某功率元件晶圓廠表示，除非IGBT龍頭英飛凌在技術上做出重大升級，否則目前SiC的性能優勢非常明顯。主要的 IDM 已經在 SiC 上投入了大量資金。計劃這樣做的中國臺灣供應商包括 Hermes-Epitek 的 Episil、富士康的 Hung Yang、Globalwafers。
2.特斯拉降低成本的愿望會間接推動SiC供應商降價
但是，Si IGBT與SiC的價差還是有數倍的差距，因為SiC剛剛從6英寸擴展到8英寸，而硅基半導體已經在12英寸的成熟生產線上。目前來說，碳化硅的高成本確實是讓電動車和車企望而卻步的事情。
供應商透露，與4-5年前相比，SiC的價格已經小幅下降。當時，一塊 6 英寸 SiC 襯底（僅襯底）的成本約為 10 萬新臺幣（3000 美元）。現在，同一件商品的價格約為 60,000 新臺幣（2000 美元），一塊 6 英寸晶圓只能切割出大約 500-600 個 SiC 組件。
SiC設備更是搶手。即使經過調整，碳化硅設備訂單的交貨期仍有將近兩年的時間。中國、美國和歐洲的芯片制造商繼續向日本設備制造商訂購關鍵設備。
特斯拉對于碳化硅的快速崛起功不可沒。然而，截至目前，SiC 功率元件仍然相當昂貴。如果特斯拉未來的運營策略是提高生產效率和降低成本，它很可能會想盡一切辦法將碳化硅的價格進一步降低到普遍水平。
3.沒有新的替代材料，為“第四類”半導體做準備
那么，是否還有其他高效的半導體材料可以替代成熟的IGBT或者還在上升期的SiC呢？一家國際化合物芯片設備制造商坦言，從技術上講，目前沒有更好的材料可以替代它們。所謂的第四類半導體，例如 Ga2O3，都還處于非常早期的開發階段。他們要走向成熟，至少還需要10年的發展。
回顧過去，特斯拉暗示其將減少 75% 的 SiC 材料需求，這將在未來幾個月內繼續在功率半導體行業引起轟動。預計這將導致 IDM 領導者重新考慮 SiC 組件價格和成本策略。
