功率器件的价格传导与产业链议价能力,核心取决于晶圆尺寸带来的产出效率差异,以及各环节的技术门槛。IGBT已可做到12寸线,而碳化硅主流仍是6寸线,Cree的8寸线还在扩产、需要大量时间。晶片越大,单片产出芯片越多:以5×5mm的Die尺寸为例,8寸wafer无缺陷最大产出为2461pcs,12寸wafer产出数为2461pcs。衬底供给不足将持续制约碳化硅降本;同时国内厂商在碳化硅二极管领域竞争激烈、呈红海,而Mos管仍是蚕食国外品牌的蓝海,两类产品的议价能力由此分化。
晶圆尺寸如何决定降本节奏
晶片(Wafer)越大,单片产出的芯片(Die)也就越多,这是功率器件降本最直接的路径。IGBT已可做到12寸线,碳化硅目前的主流仍然是6寸线,Cree的8寸线还在扩产,需要大量的时间。如果以Cree为代表的碳化硅晶圆厂迟迟无法扩到8寸,碳化硅晶圆仍将面临供货不足的窘境,在降本这条路上也会相对滞后。
价格传导与议价能力的分化
碳化硅模块出货较多的比亚迪,实际是采购意法(ST)或博世(Bosch)的晶片再自行封装;斯达同样采购Cree的晶片然后封装。封装并非低门槛环节——为发挥碳化硅性能,需要重新设计封装。
在封装成产成品的阶段,国内厂商大部分只能做成二极管,对工艺要求更高的Mos管则无能为力,原因是技术水平还没到。因此虽然同属碳化硅市场,做二极管的竞争激烈,可谓红海;Mos管则是蓝海——这个市场原来完全由外国品牌占据,是名副其实的增量市场。谁能率先做出碳化硅Mos管,谁就能率先抢占市场,议价能力自然向这一侧倾斜。
供应链格局与演进方向
特斯拉为最大化性能采用自研封装TPAK,可接入碳化硅MOSFET裸芯片,也可连入IGBT芯片,甚至等车规大功率氮化镓技术成熟后装入氮化镓芯片,并按不同功率等级选择不同数量的TPAK并联。其官宣的碳化硅合作伙伴是意法半导体(ST),而意法的大部分衬底来自Wolfspeed(Cree)。
技术路线上,碳化硅初期与IGBT一样采用平面结构,随技术导入逐步从平面转向沟槽,参照IGBT历史,沟槽型是终极目标。但沟槽型的缺点在于可靠性——它会让氧化层变得脆弱,能否达到车规要求还得看工艺进步。整体看,碳化硅与IGBT在高功率市场并非替代关系,在当前价格区间下两者相对互补。
常见问题
碳化硅降本最大的瓶颈是什么?
首要瓶颈是晶片做大。碳化硅主流仍是6寸线,Cree的8寸线还在扩产、需要大量时间,若迟迟无法扩到8寸,晶圆将持续面临供货不足,降本也会相对滞后。
为什么国内厂商在碳化硅二极管和Mos管上的议价能力不同?
二极管工艺门槛相对低,国内参与者众多,竞争激烈、呈红海;Mos管工艺要求更高,国内厂商大部分暂时无能为力,而该市场原本完全由外国品牌占据,属于增量蓝海,因此两类产品的议价能力出现明显分化。
碳化硅会取代IGBT吗?
在高功率市场,两者并非替代关系。在当前的价格区间下,碳化硅与IGBT是相对互补的存在,各自适用于不同的功率与成本场景。