别猜了！大家可能误会特拉斯了

而这次

这两天，“行家说三代半”又重新咨询了一些SiC行家，对整件事情进行了复盘，发现大家可能误会特斯拉了，整件事情或许只是虚惊一场。

本文想重点讨论以下几个问题：

1、为什么说误会特斯拉了？

2、特斯拉有什么值得期待的SiC技术？

3、特斯拉会不会用混合模块方案？

4、特斯拉用的是不是沟槽栅SiC MOSFET？

减少的75%是什么？

为什么说误会特斯拉？

下面这张图可能成为碳化硅行业发展史的“黑”材料。仅仅“减少75%碳化硅（75%reduction in silicon carbide）”这6个字就引发了一场股灾，这杀伤力也是够够的。

其实不仅中文博大精深，英文表达也很含糊。图片中的“reduction”，以及特斯拉动力总成副总裁柯林·坎贝尔口中的“less”究竟指的是什么？

——是减少碳化硅的器件数量？还是缩小碳化硅芯片的尺寸？我们接下来分析一下。

• 减少器件数量？

特拉斯Model 3采用了48颗SiC MOSFET器件。如果器件数量减少75%，那么他们的下一代主驱逆变器只需要12颗，即48颗×25%=12颗。

但这个前提是——第一步，特斯拉要放弃现有的400V充电网络，改用800V电压，SiC MOSFET要从650V提升到1200V，这一步理论上可以将器件数量减少到24颗；第二步是通过提升模块的散热能力，以进一步减少器件数量。

但是，“行家说三代半”通过与碳化硅行家交流发现，第一步就不太现实。

一方面，特斯拉“历史包袱”太重，暂时没有动力去转800V。

根据特斯拉充电业务负责人丽贝卡·蒂努奇的说法，2022年特斯拉约有4万个超级充电桩，V2超充站最大充电功率为120KW，V3超充站的最大充电功率为250KW。特斯拉2024年底向用户提供的依旧是250kW的超级充电桩。

而在2022年一季度的财报会议上，埃隆·马斯克就明确表示，从400V转800V每辆车只节省 100 美元，如果其超级充电站全部转换为800V要付出“巨大的代价”。

另一方面，特拉斯的增压器还是“有点东西的”。以model 3和现代Ioniq5为例，根据官方数据，电量从10%充到80%，400V的model 3只落后11分钟。以目前全球800V充电桩的数量来说，似乎暂时还不足以对特斯拉构成威胁。

熟悉特斯拉的行业人士也猜测特斯拉下一代主驱逆变器依旧是400V低压。

• 减少芯片（die）面积？

近年来，特斯拉供应商——意法半导体的SiC MOSFET芯片尺寸一直在缩小，巧合的是，如果按照第3代MOSFET面积是第2代的1/4来算，芯片面积刚刚好缩小了75%。

那么，坎贝尔说的“封装中的碳化硅晶片要小很多（It means that the silicon carbide wafer that's inside those packages can be much smaller）”，也就能解释得通了。

所以回过头来看，特斯拉这种“含糊”的表达似乎没有问题，可能是股民误会了特斯拉。因为他们确确实实减少使用75%的碳化硅（材料），只不过这主要是得益于器件企业的技术进步，而不是特斯拉有什么“秘技”。

所以可以进一步猜测，特斯拉“减少75%碳化硅”可能也并不特别需要采用沟槽栅器件。

散热能力提升2倍，

特斯拉为何强调封装？

如果上述猜测成立（即减少的是芯片面积），那么特斯拉在下一代碳化硅主驱会有哪些新技术？

回顾一下，特斯拉之所以能够率先在量产车型的主驱中采用SiC MOSFET，用的是独一无二的T-pak单管，而不是主流的三相全桥，并且能够经受住长达5年的可靠性考验，这得益于他们出色的封装技术。

这次的投资者日活动，他们也重点强调了封装技术。

其实碳化硅芯片尺寸缩小，散热设计更难。由于碳化硅器件的导通内阻小、耐压高，其芯片尺寸可以做得很小。举个例子，一颗1200V150A的第四世代硅基IGBT芯片面积约为142mm2，而类似规格的13mΩ碳化硅片芯片面积只有30mm2，大约是前者的五分之一。

但是，碳化硅芯片面积的减小会导致发热密度急剧增加，在同等功率条件下，对单位面积导热能力的要求提高了3~7倍。

所以，SiC MOSFET芯片尺寸缩小了75%，为了保证器件在车规应用中的可靠性，单管或模块封装就需要采用更好的导热结构设计，并采用先进的材料，以使得模块总体热阻最小化，热导率最大化。

所以特斯拉才会开发自己定制化封装技术，相比于市面上的碳化硅产品，这种封装的散热能力提升了2倍左右（We designed our own custom package，and we can extract twice as much heat out of that package as we could buy off the shelf）。

混合模块可行吗？

特斯拉真的会用？

很多人之所以猜测特斯拉接下来会用“硅基IGBT+SiC二极管”这种混合模块，是因为特斯拉接下来会做15万元左右的汽车。

事实上，我们猜测这可能也不一定会成立，主要有3个原因：

• 效率提升有限

从下图可以看到，在400V架构下，全SiC方案和全硅方案，两者之间的差距并不太大，WLTP总损耗变化只有2%-4%。如果将换成效率更弱的混合模块，它与全硅方案的效率差距只会更小，而且价格更高。

• T-pak成本有优势

事实上，得益于T-pak封装，特斯拉的碳化硅逆变器成本已经跟硅基逆变器很接近。

根据IDTechEx公司对2018款Model 3逆变器和2020款Model Y第二代逆变器的成本估算，2021年时，特拉斯的SiC逆变器几乎与2019款日产聆风和捷豹I-PACE 的硅基IGBT逆变器成本相当。

再叠加前面提到的SiC MOSFET面积用料缩小75%，器件价格也会得到进一步优化，我们暂且可以猜测，特斯拉的逆变器成本会继续下降，其成本压力并不像其他厂商那么大。

• 尺寸和可靠性问题

而且采用混合模块劣势明显。

首先，采用混合方案，整体的模块和逆变器尺寸会变大很多，以下图为例，1颗IGBT+1颗硅二极管的尺寸要比5颗SiC MOSFET还大。

即使二极管换成碳化硅，混合模块的总体占位面积也比4颗SiC MOSFET还大，这势必让模块和逆变器的成本和重量不再有优势，甚至影响电池续航能力。

蓝色为SiC，红色为IGBT，白色为二极管

其次，2022年特拉斯就因为“后电机逆变器碳化硅器件可能存在微小的制造差异”，发生了召回事件，业界猜测这主要是单管并联的不均流导致的。

如果采用混合模块方案，要用1颗IGBT+1颗碳化硅二极管，来取代1颗SiC MOSFET，那么整体模块的器件数量将翻倍，从48颗增加到96颗，那么特斯拉逆变器的可靠性就更成问题了。

而且，特斯拉的下一代主驱是专门用在15 万元的车，低端的，这逻辑成立吗？其他高端车型怎么办？

降本是第一性原则

无限风光在新能源

总结一下，特斯拉可能不会大幅减少器件数量（75%），而是得益于SiC MOSFET供应商的进步，将芯片面积减少了75%左右。

他们采用混合模块的可能性也不大，特斯拉这次没有开发出很“卷”的技术，所以，车企和碳化硅企业大可长舒一口气。

这几天，许多碳化硅行家都说了同样一句话——遵循第一性原理，即持续降低比电阻，在功率不变的情况下使得芯片越来越小，这是碳化硅MOSFET发展的必然途径。

根据某碳化硅企业此前发布的文章，SiC MOSFET已经从第一代发展到了第三代，业界通过自对准、光刻等技术持续缩小元胞尺寸。

例如，英飞凌和罗姆的方式是从平面栅向沟槽栅过渡：

英飞凌（左）、罗姆（右）

而安森美的技术路线是改变元胞形状和沟槽栅：

而只有碳化硅器件价格越来越低，才能进入到更为巨大的市场。当碳化硅器件价格足够低时，它不仅可以挤占IGBT的新能源汽车市场，还可以挤占IGBT在工业、储能、光伏、风力发电、空调、冰箱等传统市场。

在文章的最后，“行家说三代半”想说的是，碳化硅上车是不可逆的趋势。

最近，理想董事长兼CEO李想是这么说的——100度电的中大型 SUV通常的续航为 600 公里，如果用 800 V 高压平台配合更好的风阻系数以及碳化硅技术进行优化，实现同样的续航只需 80 度电，换而言之，整体的汽车成本可以下降 3~4万块钱。

最后的最后——5月30日，“行家说三代半”将在上海举办“汽车与工业SiC供应链大会”，欢迎大家报名参会，也欢迎器件、材料和设备等供应商带来你们的最新技术和产品方案，帮助降低碳化硅成本、优化供给。

报名请点下方“阅读原文”。