意法半导体与Wolfspeed深度绑定特斯拉SiC供应,但特斯拉已开放其TPAK封装设计,功率器件行业竞争格局正从少数寡头向多极分化。特斯拉官宣的碳化硅合作伙伴是意法半导体,而意法的大部分衬底来自Wolfspeed(即Cree)。同时,特斯拉将模块封装设计开放给其他海外大厂,实现了多供局面,这为英飞凌、安森美等厂商进入供应链提供了可能。

特斯拉SiC供应链现状

特斯拉在Model 3上率先使用碳化硅模块,并采用自研的TPAK(Tesla Pack)封装技术。该封装可接入碳化硅MOSFET裸芯片、IGBT芯片,甚至未来可装入车规氮化镓芯片。特斯拉按功率等级选择不同数量的TPAK进行并联,主电机主要用碳化硅TPAK,副电机则用IGBT。在供应链上,特斯拉对裸芯片进行外采,官宣的碳化硅合作伙伴是意法半导体,而意法的大部分衬底来自Wolfspeed

主要厂商技术路线对比

在碳化硅MOSFET技术路线上,主要厂商存在平面型与沟槽型的差异:

厂商技术类型特点
克里(Cree)、意法(STM)、安森美(ON)平面型当前主流,未来可能转向沟槽型
罗姆(Rohm)、英飞凌(IFX)沟槽型可靠性要求高,需车厂验证

沟槽型碳化硅MOSFET的氧化层相对脆弱,能否达到车规要求取决于工艺进步。英飞凌虽声称其结构有别于其他厂商并做了可靠性测试,但作为碳化硅领域的后来者,其产品仍需车厂验证。

中国厂商的切入机会

国内厂商当前重心仍在IGBT领域,碳化硅模块出货最多的比亚迪实际上采购自意法或博世的晶片,然后自己封装;斯达半导也采用类似模式,采购克里的晶片后封装。在碳化硅市场,二极管领域竞争激烈(红海),而MOS管领域仍是蓝海,主要由海外厂商主导。谁能率先实现碳化硅MOS管的量产,谁就能抢占市场先机。

常见问题

特斯拉的碳化硅召回事件说明了什么?

2018年特斯拉率先在Model 3上使用碳化硅模块,后续因“后电机逆变器功率半导体元件异常”召回部分车辆。有观点认为,可能是衬底一致性问题导致的特定参数漂移,反映出碳化硅产品仍需更多可靠性验证。

碳化硅未来降本的关键是什么?

当前碳化硅主流仍是6寸线,而IGBT已做到12寸线。晶片尺寸越大,单片产出的芯片越多,因此以克里为代表的碳化硅晶圆厂向8寸线扩产的速度,直接影响碳化硅的产能和成本下降进程。

中国厂商在碳化硅供应链中处于什么位置?

国内厂商大部分只能生产碳化硅二极管,对于工艺要求更高的MOS管尚无力量产。在碳化硅MOS管领域,当前市场主要由海外厂商主导,属于增量市场,国内企业仍需突破封装和制造工艺瓶颈。

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