特斯拉宣布,下一代電動車將大砍碳化硅(SiC)用量75%。碳化硅等第三代半導體是近年市場追捧的新世代半導體材料,業界原認為是產業下個明日之星,特斯拉用量銳減,震撼市場,擔心將顛覆產業,牽動環球晶、朋程、漢磊、嘉晶等企業。(深圳招聘)
碳化硅具有耐高溫、耐高壓等特性,特斯拉一年前還大力倡導,宣稱要擴大采用碳化硅,業界原看好特斯拉領頭下,電動車將是碳化硅龐大出海口。花旗分析師賈迪納直言,特斯拉釋出的訊息碳化硅業者而言,“不太可能只是短期沖擊”,而是長期風險。
特斯拉在短短一年大翻盤,出乎業界意料,全球碳化硅龍頭Wolfspeed周四早盤股價重挫逾12%,意法半導體、英飛凌等積極投入碳化硅的國際大廠股價同步大跌。
回顧碳化硅在電動車領域初試啼聲,就是特斯拉率先采用,先行導入在Model 3車款逆變器和車載充電器,從此開啟了碳化硅市場蓬勃發展大門,也讓意法、英飛凌等國際大廠積極搶進。
然而,特斯拉近日的投資人大會上態度卻大轉彎。特斯拉表示,其創新技術允許該公司能從客制化電晶體封裝,抽出更多熱能,因此將減少在電晶體封裝使用的碳化硅,也已找到讓下一代電動車的動力系統減少使用75%碳化硅,卻不會犧牲汽車效能的方式。
業界憂心,特斯拉拋出碳化硅用量銳減的震撼彈,恐讓更多電動車廠跟進,讓原本蓬勃發展的碳化硅產業面臨危機。
中國臺灣硅晶圓龍頭環球晶、車用二極體一哥朋程、漢磊、嘉晶等,是積極布局第三代半導體的指標廠。法人憂心,若未來愈來愈多電動車廠也大砍碳化硅用量,相關臺廠難逃壓力。
環球晶先前透露,目前第三代半導體布局以碳化硅的進展較快。環球晶已發展4吋與6吋的碳化硅晶圓產品,8吋產品也正在開發中,去年底6吋碳化硅晶圓月產能約5,000片,預計今年底擴充至上萬片。
朋程與環球晶同屬中美晶集團,積極朝碳化硅、IGBT等領域邁進,朋程碳化硅模組更結合環球晶的長晶技術共同研發。
漢磊與旗下嘉晶近年靠第三代半導體大翻身,營運績效扶搖直上。漢磊原訂下碳化硅基板月產能在三年內擴充至5,000片,嘉晶則規劃未來二至三年投入四、五千萬美元擴產,屆時碳化硅產能將增加七至八倍。
特斯拉并宣布,基于開采造成健康和環境風險的考量,下一代電動車將使用零稀土的永磁馬達。
高功率密度、耐熱的寬帶隙半導體 SiC 趨勢的產生幾乎完全是由于特斯拉大膽決定引入該技術。因此,為什么這種影響在功率半導體領域引起了沖擊波。業界一直在從幾個方面進行分析,以確定特斯拉是否宣告了SiC的“死亡”。
一位功率半導體供應商的高管承認,這份報告在業內引起了很多討論。SiC 襯底和 IDM 領導者 Wolfspeed 股價大幅下跌。最關鍵的一點是,“短期內還沒有任何一種半導體材料能在性能上與SiC匹敵”。
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。(深圳招聘網)
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。