特斯拉自研 TPAK 封装并外采碳化硅裸芯片,正在重塑功率器件产业链的分工格局,而新能源汽车渗透率提升、封装设计开放带来的多供应商格局、以及衬底—芯片—模块分工细化形成的规模效应,共同构成了功率器件市场增长的核心驱动力。特斯拉在 Model 3 上率先应用碳化硅模块后,其自研的 TPAK(Tesla Pack)封装不仅可接入碳化硅 MOSFET 裸芯片,还能兼容 IGBT 乃至未来成熟后的车规级氮化镓芯片,这种设计开放性直接带动了碳化硅外采规模的扩大。

特斯拉 TPAK 封装与供应链模式

特斯拉采用自研封装、外采裸芯片的模式,其官方宣布的碳化硅合作伙伴为意法半导体(ST),而意法的大部分衬底又来自 Wolfspeed(即 Cree)。特斯拉会按照不同的功率等级,选择不同数量的 TPAK 进行并联,例如由 4 个碳化硅模块组成的 Model 3 逆变器即是这一思路的体现。在理想状态下,纯电版本的主电机主要采用碳化硅 TPAK,副电机则使用 IGBT。

值得关注的是,特斯拉已将 TPAK 的封装设计开放给其他海外大厂,实现了多供应商供货的局面。这种开放策略意味着碳化硅裸芯片的采购方不再局限于单一渠道,客观上扩大了碳化硅外采的市场规模,也为更多功率器件厂商进入特斯拉供应链创造了条件。

功率器件市场增长的三重动力

功率器件市场的增长动力首先来自新能源汽车领域的渗透率提升。特斯拉作为行业标杆,其在主电机逆变器中规模化采用碳化硅模块,带动了碳化硅在新能源车主电机中的渗透率持续提升。与此同时,TPAK 设计的开放引入了多家供应商,打破了单一供货格局,使得碳化硅芯片的供给端更加多元,进一步支撑了应用规模的扩大。

此外,衬底—芯片—模块的分工细化也在产生规模效应。当前碳化硅主流晶圆仍为 6 寸产线,Cree 的 8 寸线尚在扩产中。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片数量越多,8 寸线若能快速放量,将是解决碳化硅产能问题与实现降本的关键路径。这种产业链上下游的专业化分工,正在推动碳化硅从高端小众应用走向更广泛的车规市场。

常见问题

特斯拉 TPAK 封装只能使用碳化硅芯片吗?

不是。TPAK 封装不仅可接入碳化硅 MOSFET 裸芯片,还可以连入 IGBT 芯片,未来车规大功率氮化镓技术成熟后,同样可以装入氮化镓芯片。特斯拉按功率等级并联不同数量的 TPAK,例如纯电版本主电机用碳化硅 TPAK、副电机用 IGBT。

碳化硅 MOS 管市场的竞争格局如何?

国内厂商目前在碳化硅领域大多只能生产二极管,竞争激烈,而工艺要求更高的碳化硅 MOS 管市场则相对蓝海。碳化硅模块出货量较大的比亚迪,实际上也是采购自意法半导体(ST)或博世(Bosch)的晶片后自行封装,斯达同样采购 Cree 晶片进行封装。

碳化硅降本的关键在哪里?

碳化硅降本的关键在于晶圆尺寸的扩大。当前碳化硅主流仍为 6 寸产线,IGBT 已可做到 12 寸,Cree 的 8 寸线仍在扩产。以 5×5mm 的 Die 尺寸计算,8 寸晶圆产出约 1000 余颗,12 寸晶圆产出约 2400 余颗,晶圆越大单片产出越多,因此 8 寸线放量是解决产能与降本的核心路径。