(Daily Issue)Tesla让SiC弯道翻车 或是有意而为之?

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从Tesla每年预定50%的产销成长目标来看,可想而知SiC未来供货紧张度。法新社
从Tesla每年预定50%的产销成长目标来看,可想而知SiC未来供货紧张度。法新社

Tesla近期预告将大砍第三类半导体碳化矽(SiC)用量高达75%,使全球SiC产业突临震撼教育,甚至开始评估各种可能解决方案。然而,供应链业者心中疑惑也在蔓延,这是否只是旧剧本重演,毕竟过往Tesla开出的支票未如期兑现的也不少。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


市场预估,依Tesla过往的采购策略来看,很难签长约绑定车用芯片,即使是具未来性的SiC也一样,不愿为此签下「卖身契」,是否这才是该宣言背后的真正原因?

Tesla突袭SiC 供应链震撼教育ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


Tesla大砍SiC用量供应链看法ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany

Tesla大砍SiC用量供应链看法

Tesla在投资者日给出一个目标,未来成本要腰斩,同时SiC用量要降75%。这让全球SiC供应链突临大地震,主要是近年随着电动车成长,已挤下盘据多时的太阳能逆变器(PV Inverter)产业,成为SiC最大出海口,而Tesla又是将SiC带上电动车的先行者。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


目前市场归纳Tesla的可选择方向,仍离不开三个主轴:

第一、透过SiC晶粒(Die)尺寸缩小来完成任务。虽然SiC整个产出瓶颈在于长晶的良率掌控未有效突破,不过,后端制程、设计等却持续精进,因此SiC基板价格短期难撼动。但若同面积基板可切出更多的晶粒,可用率又提升,对整体SiC元件、系统来说,成本是下降的。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


Tesla的SiC主要供应商意法半导体(STM),其SiC结构主以平面式(Planar)为主,SiC MOSFET尺寸持续缩小,如果以第三代MOSFET面积来看、是第二代的25%,相比第一代面积刚好减75%。所以也有人认为,Tesla的SiC计划减量75%,其实正是意法技术精进的功劳。

另有人认为,Tesla也可能转到SiC MOSFET沟槽式(Trench),因为它对SiC用量较平面式更少,只是技术难度较高,还有专利重重卡关的问题,在电动车领域应用量相对有限,代表厂即为英飞凌(Infineon)、罗姆(Rohm)等。

第二、氮化镓(GaN)弯道超车。由于矽基氮化镓(GaN-on-Si)近年量产,品质掌控上有一定突破,即使在汽车领域输在起跑点,不过后续爆发力可期。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


尤其是车载充电器(OBC)被认为未来将明显被攻占,在800V的主流车内结构环境下,GaN在OBC除了散热较传统Si产品佳,GaN的切换频率更明显优于SiC、Si。

更重要的是,GaN on Si比SiC便宜许多。所以,驱动马达逆变器(Transition Inverter)采SiC采降尺寸、OBC采GaN。或逆变器由SiC与GaN等混搭因应、OBC采GaN,也可达到SiC减量。

就在Tesla预告大砍SiC的隔日,英飞凌宣布要用8.3亿美元购并GaN Systems,其以大功率、电流的GaN元件着称,专攻于车载、数据中心市场。

供应链市场传出,如此恰巧的接连宣示,也让在第三类半导体先押注GaN的台积电都开始询问始末,要的是了解后续可能爆发的商机。

事实上,GaN阵营其实也积极朝逆变器领域前进。从物理特性来说,GaN确实难敌SiC的散热特性。但车款、价格、定位不同,代表有不同解决方案,更讲究成本的车款有更大的机率接受GaN。

第三、SiC加绝缘栅双极晶体管(IGBT)仍具竞争力。IGBT除了可用于OBC,目前仍有不少车用马达逆变器采用IGBT,只是散热没有SiC好。同样透过混搭方式,也可以达到减量75% SiC的目标,这或许是成本最具竞争力的方案。

部分业者亦质疑,Tesla是否会走回头路?因为散热能力一旦降弱,可能会带来其他成本。也有人认为,仍得取决于Tesla的设计方案,以及应用在什么款式的车种。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


目前不论从SiC、GaN或Si的IGBT来看,没人可以完全参透最后Tesla的选择,毕竟公开信息仍不够充裕。但可确定的是,Tesla已设定好「成本往下」的目标不会改变。

SiC之于电动车领域ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


Tesla是纯电动车(BEV)龙头,且计划以每年50%产销成长率作为目标。不过在竞争对手积极抢入下,电动车市场规模加大,也使Tesla市占率逐步下滑。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


2022年又以国内比亚迪成长最受瞩目。2023年包括欧、美、日、韩、中等主流车厂,呈现大军压境之势,因为主流车厂仍掌控全球约8成新车销售,而电气化的趋势,让它们纷纷祭出燃油车停止产销的截止日,转战电动车已刻不容缓。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


比亚迪在主驱动马达逆变器早已采用SiC,其他主流车厂也陆续导入。近几年车厂透过长约绑定产能的动作积极,综合公开媒体报导动态如下。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


与SiC基板龙头Wolfspeed签约合作的车厂包括2019年大众汽车(Volkswagen)、2021年通用汽车(GM)、2022年第2季Lucid Motors、第4季捷豹路虎(Jaguar Land Rover)、与2023年初的奔驰(Mercedes-Benz)等。

因Tesla成为SiC元件龙头的意法半导体,2021年从三安手中收购瑞典Norstel AB,2022年投入SiC基板制造。亦供应现代汽车(Hyundai Motor)、起亚(Kia)所需SiC,2021年中与雷诺(Renault)在SiC、GaN技术合作,将在2026~2030满足雷诺在该领域需求。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


英飞凌在2022年底与Stellantis签约,2023年下半供货。日本罗姆在2022年底携手Astemo,供本田(Honda)所需SiC MOSFET。同期也与马自达(Mazda)、Imasen签约,同年也与Lucid签约。

企图心强的安森美(Onsemi),拥有19个SiC晶圆制造及封装基地,更在2021年收购SiC长晶厂GTAT,完成一条龙布局。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


安森美2023年初陆续与大众汽车签署战略合作,将供SiC模块及半导体、供货起亚EV6 GT车型所需800V SiC模块。2022年中宣布,蔚来下一代电动车选用其SiC产品。实际上,安森美也是Tesla的供应商之一。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


丰田(Toyota)御用的一级供应商(Tier 1)电装(Denso)在SiC着力甚深,已供货丰田旗下数款车的SiC模块。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


国内三安在2022年底宣布,取得某新能源车价值人民币38亿元合约,将在2024~2027年供应SiC芯片。2022年第1季则与理想汽车成立斯科半导体,被认为以车用SiC芯片为主。

Tesla不愿被供应商绑住?ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


值得注意的是,第1季Tesla曾指出,其SiC需求占全球SiC供应链极高的比重。现在回想,似乎对现有及潜在SiC供应商的提前暗示,如果Tesla的需求转舵,对整个SiC产业会造成极大的影响。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


如今Tesla正式预告将大砍SiC用量,让整个供应链面有「弯道翻车」的危机。回顾近二年全球车用芯片短缺,让主流车厂意识到芯片在未来车扮演举足轻重角色,纷纷签约绑定以保长期供货稳定。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


尤其与车厂长期合作的车用IDM厂,例如英飞凌、恩智浦(NXP)、意法、瑞萨(Renesas)、德仪(TI)等,更是主要绑定的对象,这些IDM厂再与晶圆代工厂如台积电、联电、世界先进、格芯(GlobalFoundries)、三星电子(Samsung Electroics)等签约。

这些预付款、长期合约,其实就是赞助上述半导体厂扩产的主要金流之一。而上述IDM成员,不少也是第三类半导体SiC、GaN的重量级玩家,正用同模式在招兵买马及扩产。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


当时供应链即传出,Tesla在抢不到芯片下,采用其他方案因应短缺,包括选择替代设计,并快速让替代方案上车。因此,在芯片短缺期,Tesla销售几乎达标,完美诠释逆势成长。

从Tesla每年预定50%的产销成长目标来看,加上各路竞争对手快速投入电动车,可想而知仍处于长晶产出良率掌控不足的SiC未来供货紧张度,没有公布与谁签长期合约的Tesla,或许也是为抢不到SiC打预防针。

值得注意的是,2021年中,Tesla正式拔除其电动车的毫米波(mmWave)雷达,打算只采用摄影镜头做传感元件,外传主要是2个元件在融合时会相干扰,不过也有一说是因为当时买不到毫米波雷达芯片。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


但2023年Tesla又传出计划让毫米波雷达上车,主要是有更精进雷达芯片;不过也有一说是芯片已没那么缺,因为某些供应商的新产能已开出。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany


另外供应链也传出,Tesla重新将车规、工规芯片再组装上车,因为芯片短缺问题已没那么严重,相较之下,这些车规芯片对Tesla来说,似乎比替代方案来得有吸引力。ljq莫卡妮生活网-记录每日创新科技时尚娱乐生活Mocany



责任编辑:朱原弘

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