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减少75%碳化硅,特斯拉葫芦里究竟卖什么药?

“不用稀土,减少碳化硅。”

刚过去的特斯拉投资者大会虽没有新车信息披露,但深谙流量密码的马斯克还是在技术层面向外界扔出两颗“炸弹”。

一是弃用稀土,即下一代永磁电机将完全不使用稀土材料,且能做到效能不受影响;二是保持电动车性能和效能的前提下,将减少下一代动力系统75%碳化硅的是用量。

特斯拉一句话,芯片股震荡不小。

安森美半导体、意法半导体等巨头股价跌2%,东尼电子三个交易日跌20%,美国材料厂商Wolfspeed下跌幅度高达7%。国内玩家也受到不同程度的影响,天岳科技跌幅高达10%,露笑科技也下跌约2%。

回顾特斯拉投资者日公布的“宏图计划第三篇章”(Master Plan Part 3),降低成本成了整体计划的一条主线,其最终目的,是将下一代电动车的成本砍掉一半。碳化硅用量,本质上也是为这一目标服务的,所以,围绕碳化硅技术的探讨,马斯克此次并非打嘴炮。

业界普遍关注几个话题:

碳化硅减量75%,特斯拉的具体技术逻辑和思路是什么?在业界,特斯拉是最先高调宣传碳化硅颠覆性优势的车企,并因此引发了应用层面的“鲇鱼效应,如今又率先官宣减用,对第三代半导体的走势又会产生哪些影响?

减量AB面

这是特斯拉投资者日的原话:

“碳化硅是下一代平台十分重要的部件,同时也十分昂贵。我们计划减少75%的用量,不影响电动车的性能和效率,未来,减少碳化硅的用量对特斯拉非常关键。”

把时间轴拉回2018年,特斯拉将IGBT模块换成了碳化硅MOSFET,旗下Model 3主驱动逆变器率先采用。当初最先拥抱碳化硅的特斯拉,如今却最先表态减少碳化硅用量,“松手”来得也似乎太突然了些。

谈及碳化硅的优势,要先追溯其在新能源汽车领域的应用,截至目前,碳化硅器件主要应用在车辆的动力控制单元和充电单元——

在动力控制单元,碳化硅的优势一是轻量化,更高的热导率,可实现散热器的更低体积和成本,相同功率等级,功率模块的体积也小于硅基模块。

二是增加续航里程。高压、高频和高温工作,相同续航下对电池容量的需求更低,丰田汽车曾通过实验预测,碳化硅能使整车续航里程提升5%-10%。

基于上述亮点,特斯拉引发了一众车企对碳化硅应用的“跟风”,大家意识到,车身重量和续航,这两个电动车时代最为关键的硬指标,通过碳化硅的使用都可以提升。

这些,都有利于车企进军中高端市场。

目前,福特大众等车企也将碳化硅的应用载入日程。NE时代数据显示,过去两年的时间里,国内已有蔚来、小鹏等造车新势力陆续搭载了碳化硅,比亚迪旗下汉、唐 PHEV和唐EV车型也用碳化硅功率器件部分替代IGBT。

虽然特斯拉方面并没有透露下一代动力总成的大批量生产时间,也没有透露新迭代的投资预算究竟有多少,但公司高管的寥寥数语,碳化硅供给侧的市场神经却被牵动了。

这是一枚硬币的两面。

美国市场研究公司New Street Research分析师认为,如若特斯拉真要对碳化硅“动刀”,这对半导体产业未必是坏事。

一方面,削减碳化硅的用量,最先受到影响的是Wolfspeed、Coherent等碳化硅材料供应商,以及安森美、意法半导体这样的器件制造商,供应量减少意味着营收空间收窄,这对盈利是个挑战。

但另一方面,技术创新,电动车成本下降,意味着电动车市占率上升,市场需求可长期保持高位,更容易规模化生产和销售,或将弥补供给侧单位销售的损失。

“75%” 的背后

不用稀土,其实很容易理解。

特斯拉官方的解释也很直白,考虑到稀土开采会引发新的环境风险,所以下一代的电动车驱动装置不再使用含稀土的永磁马达。

毕竟,开采稀土的过程,免不了提取铀等放射性元素,不利于环境友好;过去一年的供应链危机也让特斯拉意识到,稀土等关键原材料高度依赖上游,一旦遭遇地缘政治或疫情等不可控因素,供给将直接影响新车生产。

但关于碳化硅减量,特斯拉并没有解释太多。

美国投资研究机构MKM Partners分析师认为,特斯拉一直有夸大其词的历史,为了造势,上周投资者日的部分信息或是噱头。因此,马斯克团队官宣的碳化硅减用,对Wolfspeed这样的供应商未必是坏事。

目前,特斯拉的碳化硅供应商是意法半导体,而意法半导体背后最重要的碳化硅裸晶圆和外延片供应商,正是Wolfspeed(如衬底环节,处于碳化硅产业链的最上游)。

富国银行(Wells Fargo)分析师告诉北美媒体,得益于全球汽车制造商的强劲需求,短期内碳化硅芯片的供应链依旧紧张。

几乎所有的电动汽车制造商都在寻求控制成本和扩大规模的平衡,但至少在短期内,这些制造商更关心新车型碳化硅芯片的供给保障,因为很多计划内的新车将于今明两年陆续推出。

马斯克在投资者日官宣的一句话,就能在碳化硅供应链掀起巨浪,一度被看涨的碳化硅,难道也要“成也特斯拉,败也特斯拉”?

那么,特斯拉为何要减量碳化硅?

这个问题,有两条线。

一条是明线。业界众所周知,贯穿特斯拉过去一年、乃至未来几年的一条经营主轴,是“以价换量”,这意味着马斯克团队将不惜一切代价削减成本,降低终端价格,以换取市场上更多的新车销售。

正如特斯拉在投资者大会上高调宣传的成本再降50%,那些占据制造成本大头的零部件,势必将成为第一批“动刀”的对象。碳化硅受制于材料制备等因素,成本一直居高不下(主要集中在衬底和外延部分,前者占碳化硅器件成本高达47%),自然成了降本增效的重点对象。

另一条,是暗线。

碳化硅的供应链,特别是偏上游供应商,产能、良率不及预期的情况并不少见,直接影响了新车生产的进度,这让特斯拉的采购一直承压。我们可以拿碳化硅称底巨头Wolfspeed作例,这家公司在2021年左右的综合良率只达到60%左右,但横向对比,其竞争对手的良率也只有40%而已。

特别是在疫情压顶的过去两年,碳化硅的供应链也受到外部环境诸多不确定因素的影响,这让特斯拉开始重新考虑碳化硅供应的新思路。

这次,马斯克不打“嘴炮”

字越少,信息量越大。

长期关注马斯克重要演讲的朋友应该知道,那些夸张的,噱头的东西,马斯克喜欢高谈轮廓,眉飞色舞。但一旦涉及关乎未来的重要信息,这位钢铁侠的嘴还是蛮严实的,多一句都不会轻易透露,正如此次碳化硅等重要信息。

正因为此,碳化硅减量75%,寥寥数语,这绝对不是马斯克的嘴炮。反之,笔者相信特斯拉高层已对其背后的技术路径和技术逻辑,早已有清晰且长远的计划。

但是,碳化硅晶圆全球产能吃紧,也让特斯拉广泛使用 碳化硅受到不小阻碍。

据估算,特斯拉已决定未来逐渐拓展碳化硅的应用场景,使用至OBC、充电器、快充电桩等领域。这也意味着,平均每两辆特斯拉电动车,就至少要耗费一片6寸的Sic晶圆,以其年产能100万辆的Model Y/3来计算,这家美国电动车巨头一年需要至少50万片6寸晶圆。

但是来看看全球的产能,全球目前Sic晶圆产能每年也只停留在40万-60万片之间,别说供应其他电动车玩家,只供给特斯拉一家公司都显得吃紧。

本质上,减量75%的决定,也是给业界的电动车制造商打了一剂预防针罢了,率先支持碳化硅的特斯拉,明显已看到价格和产能的双重瓶颈,变革只是迟早的事情。

特斯拉减量75%具体将如何操作,更多的细节或将等待该公司新一代碳化硅技术出炉之后才能揭晓。但是从目前的技术看,Model 3使用的650伏碳化硅 Mosfet,当升级到1200伏,其晶片颗数即可减半。如若在此基础上再提升,减量预期还有更大空间。

还有其他的可能性。

目前的碳化硅Mosfet主要有平面式和沟槽式,前者特斯拉的主要供应商是意法半导体,后者则是英飞凌等制造商。平面式和沟槽式各有利弊,但后者可更灵活地调整碳化硅的用量,这并不排除特斯拉逐渐放弃以意法半导体为代表的供应商,转而在新一代的沟槽上下功夫。

毕竟,马斯克是个精明的商人。

时间轴再往前推几年,因为产能受制于人、电池供应商松下坐地起价,特斯拉尝到“鸡蛋放在一个篮子里”的痛苦和尴尬,日媒直接用“夫妻关系恶化”来形容这对长期供应捆绑的企业,马斯克也在自己的推特上直言针对,诟病松下的产能成了特斯拉新车生产的瓶颈。

因为利益,一纸合约被撕得粉碎。

特斯拉更愿意掌握关键零部件的供应。最近几年,因为碳化硅订单的供不应求,强势如特斯拉这样的电动车领头羊,也不得不签下采购长期的高价协议。

和当初电池供应的做法一样,特斯拉大概率将采用供应商多元化、新品或技术替代以及纵向资源整合等方式来应对。想必在不久的将来,碳化硅用量削减75%的操作,也只是马斯克一揽子规划的其中之一。

来源:第一电动网

作者:NE时代

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为新能源时代而生的汽车产业服务平台,致力于为新能源汽车企业发展提供一站式服务 旗下微信公众号:NE时代新能源、智车引擎

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