特斯拉TPAK封装采用多供应商裸芯片模式,为国内功率器件厂商打开了切入全球头部新能源车企供应链的窗口。当前国内碳化硅市场呈现明显分化:二极管领域已是红海竞争,而工艺门槛更高的碳化硅MOS管仍是蓝海,谁能率先突破工艺瓶颈,谁就有机会在TPAK供应链中占据一席之地。
特斯拉自研的TPAK封装(Tesla Pack)是一个高度开放的模块化平台,设计上不仅兼容碳化硅MOSFET裸芯片,还可接入IGBT芯片,未来车规级大功率氮化镓技术成熟后同样可以装入。特斯拉将TPAK设计开放给多家海外大厂,实现了多供应商供货的格局,其官宣的碳化硅合作伙伴为意法半导体(ST),而意法的大部分衬底来自Wolfspeed(原Cree)。
国产替代的切入机会
国内功率器件厂商在TPAK供应链中的机会,核心在于从二极管向MOS管的工艺跨越。目前国内碳化硅模块出货量较大的厂商,其晶片也多采购自意法(ST)、博世(Bosch)或克里(Cree)等海外供应商,再自行完成封装。但封装环节本身不容小觑——为发挥碳化硅的性能优势,封装需要重新设计。
国内厂商在成品制造阶段,大部分只能完成二极管产品,对工艺要求更高的MOS管仍力不从心,根本原因在于技术积累尚未到位。这也形成了鲜明的市场格局:二极管领域国内厂商扎堆,竞争激烈已是红海;而MOS管市场原本由国外品牌主导,属于真正的增量蓝海市场。
技术门槛与行业趋势
碳化硅MOS管的技术演进方向清晰:从平面结构(Planner)向沟槽结构(Trench)过渡。参照IGBT的发展历史,沟槽型被视为终极目标。目前克里(Cree)、意法(STM)、安森美(ON)的产品以平面型为主,罗姆(Rohm)和英飞凌(IFX)则已推出沟槽型产品。但沟槽结构的可靠性仍是挑战,其氧化层较为脆弱,能否满足车规要求还需工艺持续进步和车厂验证。
此外,晶圆尺寸的升级是碳化硅降本和产能释放的关键。IGBT已能做到12寸线,而碳化硅主流仍停留在6寸线,克里(Cree)的8寸线尚在扩产阶段。晶片尺寸越大,单片产出的芯片数量越多,若碳化硅晶圆厂迟迟无法扩产,供货紧张和降本滞后的问题将持续存在。
常见问题
国内厂商做碳化硅MOS管的主要难点是什么?
核心难点在于工艺技术水平尚未到位。碳化硅MOS管对工艺要求远高于二极管,国内厂商大部分只能完成二极管产品的制造,MOS管的可靠性和一致性验证仍需时间积累。
特斯拉TPAK封装对国产厂商意味着什么?
TPAK封装采用多供应商裸芯片模式,特斯拉自行完成封装设计并开放给多家海外大厂,这为国内功率器件厂商提供了进入其供应链的可能性。但前提是必须先突破碳化硅MOS管的工艺瓶颈。
碳化硅和IGBT是替代关系吗?
在当前价格区间下,两者更多是互补共存的关系。特斯拉的典型方案中,主电机主要采用碳化硅TPAK,副电机则使用IGBT,未来还可能衍生出氮化镓+碳化硅或氮化镓+IGBT的组合方案。