特斯拉的TPAK模块可同时接入碳化硅MOSFET与IGBT裸芯片,并在车规大功率氮化镓技术成熟后装入氮化镓芯片,这意味着三类器件并非简单的替代关系,而是在同一封装平台上按功率等级与成本分层共存。碳化硅与IGBT在高功率市场当前更接近互补而非替代,而氮化镓的接入时点,取决于车规大功率技术的成熟节奏,这也决定了三条路线厂商阵营的演变速度。
三条路线的厂商阵营
碳化硅阵营以意法半导体、克里(Cree)、安森美、罗姆、英飞凌为主要参与者。其中克里、意法、安森美的产品以平面型为主,罗姆与英飞凌走沟槽型路线,前者被认为更接近IGBT的演进方向,但沟槽结构对氧化层可靠性提出更高要求,能否满足车规仍需工艺进步与车厂验证。英飞凌在IGBT领域积累深厚,在碳化硅上则属于后来者。
IGBT阵营在特斯拉方案中承担副电机等角色,与碳化硅按功率等级分工。氮化镓阵营目前尚未进入车规大功率主驱应用,其机会窗口取决于技术成熟进度。
模块平台兼容多材料,改变了什么
特斯拉自研TPAK封装、外采裸芯片,并将封装设计开放给多家海外大厂,形成多供局面。当同一模块平台可兼容多种材料,器件厂商的竞争维度就从“单一路线领先”转向“能否被平台接纳”,封装与系统集成能力的重要性随之上升。对国内厂商而言,目前重心仍在IGBT,碳化硅模块出货较多的比亚迪、斯达也以采购海外晶片再自行封装为主,多数只能做到二极管,工艺要求更高的MOS管仍是增量空间。
常见问题
碳化硅会完全取代IGBT吗?
在特斯拉TPAK平台上,碳化硅MOSFET与IGBT裸芯片可同时接入,主电机与副电机按功率等级选用不同器件。两者在当前价格区间下更接近互补关系,而非单向替代。
氮化镓厂商的机会在哪里?
机会取决于车规大功率氮化镓技术的成熟节奏。TPAK已为该路线预留接入位置,但成熟前难以进入主驱应用,短期难以改变现有格局。
国内厂商的突破口是什么?
在碳化硅领域,二极管环节竞争激烈,而MOS管因工艺门槛高、原由海外品牌主导,属于增量市场。率先做出碳化硅MOS管的厂商更可能抢占先机,同时晶圆尺寸从主流规格向更大尺寸扩产,也是影响供货与降本的关键。