特斯拉逆变器TPAK并联方案落地,功率器件竞争格局龙头如何重排?

特斯拉自研的TPAK封装(Tesla Pack)正改变功率器件供应链格局:其逆变器模块不仅可接入碳化硅(SiC)MOSFET裸芯片,还可兼容IGBT芯片,并按不同功率等级选择不同数量的TPAK进行并联,形成SiC与IGBT混搭的方案。这一设计使特斯拉从采购标准模块转向外采裸芯片、自主封装,并已向多家海外大厂开放设计,形成多供应商供货局面。对功率器件龙头而言,能否进入这一供应链,取决于其在SiC MOSFET(尤其是沟槽型产品)上的技术储备与车规级可靠性验证能力。

特斯拉TPAK方案如何重构供应链

特斯拉在功率器件使用上,为最大化性能采用了自研封装,命名为TPAK(Tesla Pack)。这一模块设计的关键在于其开放性:既可以接入碳化硅MOSFET的裸芯片,也可以连入IGBT芯片,未来车规大功率氮化镓技术成熟后同样可以装入。这种兼容性使得特斯拉能够根据不同功率等级,灵活选择不同数量的TPAK进行并联。

在供应体系上,特斯拉通常对裸芯片进行外采。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(即Cree)。值得注意的是,特斯拉已将TPAK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。这意味着,过去由单一模块厂主导的供应关系,正在向“特斯拉定义封装+多家芯片厂供货”的模式转变。

混搭方案下,SiC与IGBT供应商的差异化机遇

特斯拉在电机版本上的典型配置是:主电机主要采用碳化硅TPAK,副电机则采用IGBT。这种混搭策略对两类器件供应商产生了不同的影响。

对于SiC MOSFET供应商而言,竞争焦点在于芯片工艺路线。目前行业正从平面栅结构向沟槽栅结构演进,但沟槽型产品因氧化层可靠性问题,能否达到车规要求仍需工艺进步和车厂验证。在碳化硅MOSFET领域,英飞凌虽是IGBT领域的王者,但却是后来者,其沟槽型产品仍需参考车厂的验证结果。

对于IGBT供应商而言,TPAK方案的开放性意味着新的进入机会。由于封装设计由特斯拉完成并对外开放,具备IGBT芯片制造能力的厂商有机会通过裸芯片供货进入这一体系。不过,国内厂商目前在碳化硅领域大多只能做二极管,对于工艺要求更高的MOS管尚无能为力,因此SiC MOSFET市场仍是增量蓝海,而二极管市场已是红海。

常见问题

特斯拉TPAK并联方案对供应商最核心的要求是什么?

核心在于车规级可靠性验证。特斯拉曾因“后电机逆变器功率半导体元件异常”召回部分Model 3,有观点认为可能与碳化硅衬底一致性问题导致的参数漂移有关。因此,无论是SiC还是IGBT芯片供应商,都需要通过严苛的可靠性测试。

碳化硅沟槽型与平面型产品,谁更可能成为主流?

参照IGBT历史,沟槽型被认为是终极目标。目前罗姆和英飞凌已有沟槽型产品,而Cree、意法、安森美仍以平面型为主。但沟槽型产品氧化层脆弱,能否达到车规要求取决于工艺进步,行业普遍预计平面型厂商也会逐步转向沟槽型。

国内功率器件厂商在特斯拉供应链中有机会吗?

目前国内企业重心仍在IGBT领域,碳化硅模块出货较多的比亚迪、斯达等,实际也是采购意法或Cree的晶片后再自行封装。在碳化硅MOS管这一增量市场,国内厂商尚需突破工艺瓶颈,谁能率先实现碳化硅MOS管的量产,谁就有望抢占市场先机。

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