特斯拉在3月初的投资者日上宣布，下一代平台将减少75%的碳化硅用量，这个消息立即在碳化硅产业链企业中引起了震动，让许多公司的股价迅速下跌。除了全球衬底领头企业Wolfspeed当天股价下跌7%，特斯拉的主要碳化硅MOSFET供应商ST股价下跌了8%以上，国内衬底厂商天岳先进和东尼电子的股价更是一早开盘即跌停。这表明特斯拉的决定对整个产业链都产生了很大的冲击。
虽然特斯拉在投资者日上并未详细解释他们的解决方案，但是这条消息在业界已经传播了两周之久。业界已经就特斯拉减少碳化硅用量的方案展开了许多讨论，下文将对目前业界的猜测做一个汇总。
不过，我们比较关注的是特斯拉的举措是否真的会对近年来产能扩张、投入巨大的碳化硅上下游产业链带来负面影响。特别是在下游汽车厂商需求的变化下，特斯拉的决定是否会首先影响到中游芯片设计或功率模块制造商。
针对特斯拉在下一代平台车型中降低碳化硅用量的方案，业界有不同的猜测。安徽芯塔电子市场经理周骏峰认为，特斯拉宣布减少碳化硅用量的消息引起了市场的过度敏感，但从目前各类终端市场的反馈来看，碳化硅市场近几年依然将保持供不应求的趋势，尤其是新能源汽车产业的需求将呈现“井喷”式增长，所以该产业链的热度并不会降低。根据特斯拉公布的有关Model 3的信息，他推测特斯拉下一代车型可能会从目前的400V母线电压架构转向800V。
采用800V架构后，由于母线电压翻了一倍，相同的电机功率下，流过碳化硅MOSFET的电流减半，从而导致碳化硅MOSFET管芯面积缩小。管芯面积缩小后，单片晶圆出芯率会更高，因此使用碳化硅的成本也会降低。换言之，采用800V架构后，单车使用的碳化硅晶圆数量将减少，单片6寸晶圆可供更多车辆使用，这与特斯拉宣布减少碳化硅用量的计划相符。
除此之外，业界还有其他几种猜测。例如，特斯拉可能采用新的半导体材料来代替碳化硅，比如碳化镓、氮化镓等，这些材料比碳化硅更为优秀。还有一种猜测是，特斯拉可能会使用其他材料，比如硅和硅锗等，这些材料在成本和性能方面都优于碳化硅。无论采用何种方案，特斯拉都将继续引领行业的创新和发展。
周骏峰还提到了另外两种特斯拉减少碳化硅用量的猜测。首先，特斯拉的供应商可能会对器件封装技术进行创新，以使热阻更小、散热性能更好，并且器件和模块可以在更高的结温下工作。其次，特斯拉也可能对电机进行革新，改进升级电驱系统，这也可能使对功率器件的需求量减少。
除了上述三种可能之外，业界目前还有两种猜想。其中最有可能的是采用SiC MOSFET和IGBT混合模块。在这种方案中，大概会使用两颗配套六颗IGBT封装混合模块，这种模式符合“降低75%用量”的说法。在实际应用中，IGBT载流能力更高，在大电流工况下有一定的优势。在功耗方面，SiC MOSFET先于硅基IGBT开通，后于IGBT关断，而IGBT可以实现ZVS零电压开关，因此可以大幅降低损耗。不过，由于SiC MOSFET和IGBT的工作频率差异较大，驱动电路方面混合模块显然会更加复杂，封装难度也会更高。
另一种可能性是采用新一代的SiC MOSFET器件，例如ST的第三代SiC MOSFET。这种芯片的面积只有第二代的25%，从尺寸上符合“降低75%用量”的说法。新一代的SiC MOSFET器件具有更高的性能和更低的成本，因此在未来将成为电动汽车行业的主流选择之一。
特斯拉在投资者日上强调减少SiC用量的原因之一是价格较高，这也是投资者日上特斯拉着重介绍的各种降成本举措之一。实际上，SiC对降低电动汽车能耗具有实实在在的效果，特别是在800V高压平台中，SiC相比硅基IGBT的优势更加突出。因此，特斯拉并没有说要完全放弃SiC，SiC晶体管仍然是一种关键器件。从长远来看，如果随着工艺技术的精进和产能的提升，SiC器件的成本下降，包括特斯拉在内的所有新能源汽车厂商必定会进一步增加对SiC的需求。
然而，SiC衬底的价格目前仍然居高不下，这是一个不可避免的问题。在芯片设计阶段，为了降低成本，需要采取一些措施。例如，可以通过调整电路设计来减少SiC器件的数量，从而降低整体成本。此外，还可以采用一些新的封装技术，以提高散热性能和降低热阻，从而进一步降低成本。
总之，尽管SiC衬底的价格目前较高，SiC仍然是电动汽车行业中最优的驱动器件之一，尤其在800V电气架构环境下。随着工艺技术的进步和产能的提升，SiC器件的成本将逐步下降，这将进一步推动电动汽车产业的发展。
SiC上游产能扩张所面临的挑战
尽管特斯拉的“减碳”消息给碳化硅产业带来了一定的冲击，但上游SiC产能扩张方面还面临着更大的挑战。虽然国内的碳化硅产业链已经在积极扩产，但目前产能还未真正大规模释放，这与海外巨头还存在差距。因此，国内产业链需要通过合作与协同来提高竞争力。
SiC衬底价格居高不下，限制了SiC器件的大规模应用。SiC衬底在SiC器件成本中占据近50%的比重，上游衬底价格是影响器件价格的最重要因素。目前，SiC衬底供不应求，价格居高不下，而衬底良率和产能等方面也会影响衬底价格。在短期内，难以大幅降低成本，对于中游的芯片设计公司而言，如何从芯片设计层面上降低SiC芯片成本成为了一个值得探讨的话题。
降低SiC芯片成本的方法
对于中游的芯片设计公司而言，从芯片设计层面上降低SiC芯片成本的方法，是在保证管芯效能的前提下，减少芯片尺寸，以减少晶圆边缘浪费率，提高出芯率。这可以有效减少SiC芯片制造中的浪费和成本，降低SiC芯片的制造成本，提高SiC芯片的制造效率。
虽然目前SiC衬底价格较高，但随着工艺技术的精进和产能的提升，SiC器件成本有望进一步降低。在800V电气架构环境下，相较于硅基器件，碳化硅依旧是电动汽车主驱逆变器、OBC、暖通空调压缩机驱动等应用的最优方案。因此，中游的芯片设计公司需要持续不断地优化SiC芯片设计，提高制造效率，为整个产业链的发展做出贡献。
在芯片设计方面，为了降低SiC MOSFET的成本，可以采用两种方法来减小芯片尺寸。首先，可以通过改变外延层的厚度和浓度来平衡击穿电压和导通电阻，以达到减小芯片尺寸的效果。其次，采用沟槽栅结构也可以实现芯片尺寸的降低。理论上，沟槽栅SiC MOSFET的沟道迁移率更高，相比平面栅SiC MOSFET，具有更佳的电学特性，包括元胞密度高、导通损耗低、开关性能强等，可以进一步降低器件成本。
目前，业内广泛认为沟槽型结构是提升SiC MOSFET性能的最有希望的结构。作为国内最早布局沟槽型SiC MOSFET专利技术企业之一，芯塔电子在未来优化产品成本和提高设计工艺方面具有很大的优势。通过芯片设计的改进，可以在衬底供应链不变的情况下，显著提高SiC器件的产量。随着衬底产能的扩展，这两个因素的促进将加速SiC衬底价格的下降。
周骏峰认为，SiC器件的未来发展趋势是不可逆转的，而市场上的竞争将会越来越激烈，SiC器件厂商需要不断提高自身的技术水平和产品质量，以满足不断增长的市场需求。除此之外，他认为行业内部的合作与共赢也是非常重要的。只有通过产业链的深度协同和优势互补，才能实现SiC产业的快速发展和优秀企业的成长。
同时，他也表示，作为连接器类型工程师，连接器是SiC器件中的一个非常重要的组成部分，其质量和性能直接影响着整个器件的表现。因此，在使用SiC器件时，不仅需要选择合适的芯片设计和工艺，还需要选择合适的连接器类型和品牌，以确保整个系统的性能和可靠性。对于连接器厂商来说，他们也需要不断提高自身的技术水平和产品质量，以适应SiC器件市场的快速发展和不断变化的需求。
