特斯拉因“后电机逆变器功率半导体元件异常”召回部分Model 3,事件引发市场对碳化硅功率器件可靠性的关注。景顺基金经理杨锐文在路演中推测,问题很可能出在衬底一致性导致的特定参数漂移,最终形成单管一致性差异。需要说明的是,目前无法证实该次召回确系碳化硅所致,但这一事件一定程度上显示出,碳化硅产品尚需更多可靠性试验来验证。
碳化硅器件为何有可靠性隐忧
碳化硅MOSFET的设计正从平面结构(Planner)向沟槽型(Trench)演进。沟槽结构能显著降低导通电阻,以1200V产品为例,导通电阻(RonA)可从平面型的8.2 mΩcm²降至沟槽型的4.1 mΩcm²。但沟槽型的代价在于,它会让器件中绿色的氧化层变得脆弱,能否达到车规要求,还得看工艺的进步。
虽然英飞凌声称其结构与其他厂商不同,并已做了大量可靠性测试,但碳化硅的封装难度远大于IGBT,实际表现仍需参考车厂的验证结果。
国内厂商的工艺现状与降本瓶颈
国内企业的重心目前仍放在IGBT领域,对更高难度的碳化硅有些力不从心。在封装成产成品的阶段,国内厂商大部分只能做成二极管,对工艺要求更高的MOS管无能为力。因此,碳化硅二极管市场竞争激烈,是典型的红海;而MOS管市场原本完全属于国外品牌,是名副其实的增量蓝海。
此外,碳化硅的降本还受制于晶圆尺寸。目前碳化硅主流仍是6寸线,8寸线尚在扩产阶段。晶圆越大,单片产出的芯片越多,若8寸线迟迟无法放量,碳化硅晶圆将面临供货不足的窘境,降本之路也会相对滞后。
常见问题
特斯拉Model 3召回是否确认是碳化硅的问题?
无法证实。特斯拉的召回公告仅提及“后电机逆变器功率半导体元件异常”,景顺基金经理杨锐文推测与碳化硅衬底一致性有关,但该观点尚未得到官方或第三方实证确认。
沟槽型碳化硅MOSFET一定比平面型更好吗?
沟槽型在导通电阻上有明显优势,但可靠性是其主要短板,氧化层脆弱性使其能否通过车规验证存在不确定性。行业趋势是从平面转向沟槽,但这一演进需要时间。
国内厂商在碳化硅领域的机会在哪里?
国内厂商在碳化硅MOS管领域工艺尚未成熟,目前主要集中于二极管市场。谁能率先做出碳化硅MOS管,谁就能抢占增量市场,同时碳化硅晶圆向8寸过渡的产能释放也是影响行业格局的关键变量。