特斯拉TPAK封装采用裸芯片外采模式,国内功率器件自主可控的突破口在于碳化硅MOS管工艺与封装设计能力。目前国内厂商在碳化硅领域大多只能生产二极管,而工艺要求更高的MOS管仍是蓝海市场,谁能率先突破谁就能抢占先机。从封装环节切入、逐步向上游芯片工艺延伸,是国产替代的现实路径。

特斯拉TPAK封装的供应链格局

特斯拉为了最大化功率器件性能,自主设计了名为TPAK(Tesla Pack)的封装,这一模块不仅可接入碳化硅MOSFET裸芯片,还能兼容IGBT芯片,未来车规大功率氮化镓技术成熟后也可装入氮化镓芯片。由于特斯拉掌握封装设计,其通常对裸芯片进行外采,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)。目前特斯拉已将这些封装设计开放给海外大厂,形成了多源供应格局。

国产碳化硅MOS管的蓝海机遇

国内碳化硅模块出货量较大的厂商,如比亚迪、斯达,目前主要采购意法(ST)、博世(Bosch)或克里(Cree)的晶片后自行封装。但在封装成成品阶段,国内厂商大部分只能做成二极管,对于工艺要求更高的MOS管仍无能为力,核心原因在于技术水平尚未达到。因此碳化硅二极管市场竞争激烈、已成红海,而MOS管市场此前基本由国外品牌占据,属于名副其实的增量蓝海市场。

从技术路线看,碳化硅MOS管正经历从平面结构向沟槽结构的演进。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)则采用沟槽型。沟槽型的优势在于更低的导通电阻,但可靠性挑战在于氧化层较为脆弱,能否达到车规要求仍需工艺进步和车厂验证。

碳化硅晶圆扩产带来的配套机遇

碳化硅降本的另一关键制约在于晶圆尺寸。当前IGBT已可实现12寸线生产,而碳化硅主流仍为6寸线,克里(Cree)的8寸线仍在扩产中,需要大量时间。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片数量越多,因此碳化硅晶圆厂能否快速放量8寸线,直接关系到供货能力和降本进程。这一产能瓶颈也为国产设备与材料企业带来了配套机遇。

常见问题

国内厂商为什么做不了碳化硅MOS管?

核心在于工艺水平尚未到位。碳化硅MOS管对工艺要求远高于二极管,国内厂商目前大部分只能完成二极管的封装生产,MOS管所需的技术积累和可靠性验证仍需时间突破。

TPAK封装对国产厂商意味着什么?

TPAK封装允许接入多种芯片方案(碳化硅MOSFET、IGBT、未来氮化镓),且特斯拉已将设计开放给海外大厂。国内厂商可从封装环节切入积累经验,逐步向上游芯片工艺延伸,实现渐进式突破。

碳化硅晶圆尺寸升级为什么重要?

晶圆尺寸越大,单片产出的芯片越多,直接关系到成本下降和供应能力。碳化硅从6寸向8寸过渡的产能挑战,既是瓶颈,也为国产设备与材料企业提供了配套发展的窗口期。