去年的特斯拉投資者日，馬斯克宣布特斯拉每輛車都將減少75%的碳化硅芯片使用量，直接把一家名叫Wolfspeed的公司送進(jìn)了ICU。

Wolfspeed以LED照明業(yè)務(wù)起家，在追求“發(fā)光”的路上意外挖掘了碳化硅這個(gè)電動車必不可少的材料。借著新能源車市場爆發(fā)，Wolfspeed果斷轉(zhuǎn)換賽道，在群狼環(huán)伺的新能源車市場賽出了風(fēng)格、賽出了水平。

鼎盛時(shí)期，Wolfspeed手握全球六成碳化硅襯底產(chǎn)能，英飛凌、意法這樣的汽車芯片大廠，都得求Wolfspeed勻點(diǎn)產(chǎn)能。

然而，伴隨特斯拉投資者日的結(jié)束，所有的喧囂和狂熱仿佛一瞬間被打回了原形，隨后的電動車價(jià)格戰(zhàn)，又給碳化硅價(jià)格補(bǔ)了致命一刀。

2023年下半年，Wolfspeed累計(jì)凈虧損達(dá)到5.4億元，同比擴(kuò)大361.49%，股價(jià)相比最高點(diǎn)只剩下了1/4。

馬斯克一句話帶崩一個(gè)產(chǎn)業(yè)并不罕見，但制造Wolfspeed慘案的幕后主使，恐怕另有其人。

馬斯克的話不能全信

2016年3月，特斯拉發(fā)布了第四款車型Model 3，價(jià)格下探至40000美元以下。相比上一代Model S車型，Model 3在價(jià)格腰斬的同時(shí)把續(xù)航做到了Model 3的90%。

就在友商們紛紛掏出放大鏡準(zhǔn)備認(rèn)真“學(xué)習(xí)”時(shí)，特斯拉氣定神閑地拋出了降本秘方：電驅(qū)系統(tǒng)逆變器上的48顆碳化硅MOSFET功率芯片。

Model 3逆變器中的碳化硅MOSFET

電動車中，動力電池是直流電，電機(jī)工作需要交流電，這就需要電控環(huán)節(jié)的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換交流電，再由整個(gè)動力系統(tǒng)將電力轉(zhuǎn)換為汽車行駛的動力。

這個(gè)過程中，兩個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換效率，是決定電動車續(xù)航里程的關(guān)鍵。

作為逆變器的核心部件，功率芯片一般采用硅基IGBT，而特斯拉選擇了碳化硅MOSFET。按照相關(guān)測算，搭載碳化硅MOSFET的電車，續(xù)航比搭載硅基IGBT的延長5-10%，損耗降低75%，總體系統(tǒng)效率提升5%[9]。

IGBT和MOSFET都是常用的功率器件，但過往上車的都以硅為原材料的，改用碳化硅做還能成功上車的，特斯拉是第一個(gè)。

硅基IGBT的問題在于，其電力轉(zhuǎn)換效率天然偏低，而且會產(chǎn)生大量熱量。為了避免熱失控，車企還得為高性能冷卻系統(tǒng)額外付出成本[1]。

而碳化硅MOSFET體積小，發(fā)熱低，還擁有更高的熱導(dǎo)率。只需要做到硅器件體積的1/10，就能實(shí)現(xiàn)同樣的功率轉(zhuǎn)化。

因此，即便碳化硅材料的成本大致是硅材料的5到6倍，但車企可以使用成本更低的冷卻系統(tǒng)、以及更小的電池，反而省的錢更多，樸素詮釋了什么叫天賦大于努力。

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測算，碳化硅MOSFET相較于硅基IGBT成本上升了近1500元，卻為整車成本節(jié)省了近2000元[2]。

相同的續(xù)航里程下，轉(zhuǎn)用碳化硅大約能為一輛電動車降低750美元的電池成本[2]。

碳化硅一直是一個(gè)相對小眾的市場，在特斯拉Model 3應(yīng)用碳化硅MOSFET后，Wolfspeed瞬間從無名小廠化身性感無比的碳化硅龍頭。

2020年，在汽車所需要的導(dǎo)電型碳化硅中，Wolfspeed一家就占據(jù)全球60%的產(chǎn)能。

有了特斯拉的模范帶頭作用，國內(nèi)新勢力紛紛開始抄作業(yè)。

2020年，比亞迪在高端車型“漢”的電機(jī)控制器中，首次使用了碳化硅功率模塊；蔚來也于2021年推出了應(yīng)用碳化硅材料的ET7；2022年，小鵬G9車型搭載碳化硅電驅(qū)動平臺。

中了彩票的Wolfspeed不僅賣掉了照明業(yè)務(wù)和LED業(yè)務(wù)，還直接把公司名字改了（原名CREE），展示自己的轉(zhuǎn)型決心。

伴隨訂單紛至沓來，碳化硅價(jià)格應(yīng)聲上漲，車企原本的降本利器成了成本負(fù)擔(dān)，一手把碳化硅捧上神壇的馬斯克挨了一記中國車企的鐵拳：讓你們鼓掌，沒讓你們跟我搶產(chǎn)能啊。

這就有了文章開頭的那一幕：馬斯克在投資者日上宣布，將減少每輛車75%的碳化硅用量。

不要同時(shí)賣面粉和面包

就像芯片是從硅晶圓上“切”下來的一樣，碳化硅MOSFET也是從碳化硅襯底上“切”出來的。

一塊6英寸碳化硅襯底大約能切出300顆碳化硅MOSFET，一輛Model 3會使用150顆碳化硅MOSFET。也就是說，兩輛Model 3就會用完一整塊6英寸碳化硅襯底，單單是襯底成本就在800美元左右[3]。

2021年，Model 3銷量突破100萬，對應(yīng)的襯底消耗就是50萬片。而這一年，全球碳化硅襯底可用產(chǎn)能只有20萬-30萬片。也就是說，全世界的襯底都供不起一家特斯拉。

而Model 3上的48個(gè)碳化硅MOSFET，直接帶來了高達(dá)700美元的成本[1]。剛剛立下降本Flag的馬斯克，只好安排碳化硅在槍斃名單上插個(gè)隊(duì)了。

一般來說，標(biāo)準(zhǔn)化的零部件在廣泛運(yùn)用后都會經(jīng)歷“緊缺-擴(kuò)產(chǎn)-過剩”三部曲，最后在價(jià)格戰(zhàn)的屠刀下形成穩(wěn)定的價(jià)格周期。但碳化硅價(jià)格居高不下，核心難點(diǎn)在于“擴(kuò)產(chǎn)”。

相比傳統(tǒng)的硅晶圓，碳化硅襯底的晶體生長慢了一倍。傳統(tǒng)的硅材料只需3天就可以長成一根晶棒，而碳化硅晶棒需要7天，導(dǎo)致碳化硅生產(chǎn)效率低下。

同時(shí)，碳化硅的脆硬屬性導(dǎo)致切割晶圓時(shí)容易崩邊，半導(dǎo)體級別的碳化硅晶圓產(chǎn)能非常緊缺。

另一個(gè)原因在產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)上：

簡單來說，車用碳化硅可以簡單分為襯底和外延（上游材料）、器件設(shè)計(jì)和制造（下游產(chǎn)品）兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中上游襯底有Coherent這類材料巨頭，下游器件則是意法半導(dǎo)體、英飛凌這類汽車芯片大廠的地盤。

問題出在了自詡“全球唯一碳化硅IDM”的Wolfspeed身上。

Wolfspeed是碳化硅領(lǐng)域幾乎唯一一家上下游全包的廠商，同時(shí)手握上游襯底的大量產(chǎn)能，其擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)有著決定性影響。只要Wolfspeed產(chǎn)能上不去，碳化硅的價(jià)格就下不來。

就像一家公司既做面粉也做面包，面粉擴(kuò)產(chǎn)降價(jià)，雖然自家面包的成本下降了，但其他面包店的競爭力也提高了。

面粉減產(chǎn)漲價(jià)，其他面包店經(jīng)營成本上漲，但自家面包店的競爭力也下滑了。

既怕兄弟過得苦，又怕兄弟開路虎。上下游你防我我防你，導(dǎo)致的結(jié)果就是產(chǎn)能遲遲無法提升，只能倒逼車企另辟蹊徑。

一種是特斯拉路線：通過定制化模塊封裝技術(shù)，減少碳化硅用量的同時(shí)，保持相同的能量轉(zhuǎn)化和散熱效果。換句話說就是細(xì)嚼慢咽，少吃點(diǎn)面包也能飽。

一種是中國路線：不就是面粉么，誰不會做啊？

一定要當(dāng)心中國人

今年3月，小米汽車的定價(jià)迷霧終于散開。按照行業(yè)內(nèi)估算（注意是估算）[11]，小米SU7單電機(jī)版本的碳化硅MOSFET用量約為64顆，雙電機(jī)版本足足用了112顆，這還不包括充電樁等其他環(huán)節(jié)。

長達(dá)半年的鋪墊中，800V碳化硅高壓平臺一直是小米的宣傳重心。鑒于碳化硅的高成本，雷軍還放出煙霧彈，稱配置不低于40萬元人民幣。

結(jié)果發(fā)布會開完，最貴的版本也就30萬。與定價(jià)的巨大差距有小米讓利的因素，也有國內(nèi)碳化硅供應(yīng)鏈“送溫暖”在先。

與Wolfspeed引以為傲的“唯一垂直一體化”不同，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)之間分工明確。

比如上游做襯底的最多做到外延，不會把業(yè)務(wù)延伸到器件和模組；器件和模組廠商也分工明確：相比海外大廠設(shè)計(jì)、制造、封裝一體化的IDM模式，中國廠商也更傾向于三個(gè)環(huán)節(jié)各司其職的模式。

全球碳化硅MOSFET出貨量最高的英飛凌、意法半導(dǎo)體就是IDM模式，國內(nèi)很大一部分出貨量則是依靠華虹半導(dǎo)體、芯聯(lián)集成這樣的代工廠。

換句話說，中國公司是面粉廠專做面粉，面包店專做面包，甚至和面、揪劑子和包裝都有單獨(dú)的公司做。

一方面是客觀技術(shù)水平限制，另一方面在于中國公司作為后來者，只有更加細(xì)分的分工，才有可能在短時(shí)間內(nèi)快速提高產(chǎn)能，縮小與海外公司的差距。

Wolfspeed建一個(gè)8英寸襯底廠的速度是48個(gè)月，而國內(nèi)供應(yīng)鏈在同樣的時(shí)間里，很可能以同時(shí)建了一個(gè)襯底廠、一個(gè)代工廠、一個(gè)模組廠和一個(gè)封測廠。

這種力度之下，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)能雖然基數(shù)低，但增速驚人。

日本富士經(jīng)濟(jì)多年的跟蹤報(bào)告顯示，2023年全球碳化硅襯底市場，中國兩家廠商份額首次進(jìn)入前五，其中天岳先進(jìn)擠下千年老二Coherent，僅次于Wolfspeed[4]。

研究機(jī)構(gòu)Trendforce則激進(jìn)的預(yù)測：2024年底，中國廠商的年產(chǎn)能將達(dá)到150萬片。據(jù)此計(jì)算，全球碳化硅襯底將有一半來自中國[5]。

除了小股部隊(duì)多線進(jìn)攻的策略，碳化硅襯底的特點(diǎn)，也給了中國公司彎道超車（真彎道，能匯入主路的那種）的機(jī)會：

目前，主流碳化硅襯底仍然是6英寸。和“切”芯片的硅晶圓一樣，在芯片大小不變的情況下，襯底尺寸越大，浪費(fèi)的邊角料就越少。從6英寸提高到8英寸，將使單位成本降低35%[5]。

數(shù)據(jù)來源：Wolfspeed

除了Wolfspeed，大部分海外廠商的6英寸產(chǎn)線建設(shè)成本還沒折舊完，只能讓財(cái)務(wù)一邊算賬，一邊向8英寸騰挪。但輕裝上陣的國內(nèi)廠商沒什么包袱，可以直接把資本開支砸向8英寸產(chǎn)線。

2023年，全球范圍落地的12個(gè)8英寸項(xiàng)目中，3個(gè)由中國廠商主導(dǎo)的，1個(gè)由中歐公司合辦。

去年年底的廣州車展上，800V碳化硅平臺幾乎成了各家展臺標(biāo)配。幾年時(shí)間里，國內(nèi)搭載800V碳化硅的電動車價(jià)格，已經(jīng)從30萬以上迅速下探到了20萬左右的價(jià)格帶，有了足夠的產(chǎn)能承接，成本下降便水到渠成。

小米汽車發(fā)布會上，三家新勢力的掌舵者神情復(fù)雜，但碳化硅廠商看著快十萬的大定數(shù)字，估計(jì)已經(jīng)在夢里笑醒了。

蔚小理：笑不出來

尾聲

1971年，23歲的斯皮爾伯格偶然讀到了《花花公子》雜志上的一個(gè)故事，在留下“那是我唯一一次讀《花花公子》卻不留意上面的圖片”的評語后[8]，斯皮爾伯格把它改編成了電影，也就是其處女作《決斗（Duel）》。

電影的劇情可以歸納為“一次路怒引發(fā)的慘案”：一輛小轎車和一輛大卡車在州際公路上互相超車，最終演變成了一場置對方于死地的決斗。電影拿到了艾美獎最佳音效剪輯，斯皮爾伯格也因此獲得執(zhí)導(dǎo)《大白鯊》的機(jī)會。

《決斗》的劇情簡單到甚至有點(diǎn)單調(diào)，但90分鐘的片長里，體積巨大的卡車如影隨形，發(fā)動機(jī)的轟鳴聲充斥耳畔，持續(xù)不斷的挑動著觀眾的緊張情緒。

電影《決斗》，1971年

包括碳化硅在內(nèi)，中國的很多產(chǎn)業(yè)有點(diǎn)像《決斗》里的那輛卡車，它看上去銹跡斑斑、帶著拼接和模仿的痕跡，每一個(gè)零部件都有點(diǎn)年久失修，整輛車笨重、遲緩，多少有點(diǎn)不合時(shí)宜。

但它跑得很快，最好別讓它抓住機(jī)會追上來。

參考資料

[1] 碳化硅：為電動車降本之前，先為自己降本，解碼Decode

[2] For Longer-Range EVs, a Cousin of Silicon Makes a Material Difference, the Wall Street Journal

[3] 從Tesla特斯拉Model 3拆解來了解碳化硅SiC器件的未來需求，電力電子技術(shù)與新能源

[4] 2024年版《新一代功率器件&相關(guān)市場現(xiàn)狀和展望》報(bào)告，日本富士經(jīng)濟(jì)

[5] SiC襯底持續(xù)突破“天花板”，全球8英寸晶圓廠將達(dá)11座，Trendforce集邦咨詢

[6] 造神者推倒神像：碳化硅的崛起和塌房，遠(yuǎn)川科技評論

[7] 車企密集推新送助攻，碳化硅公司能否突破盈利大關(guān)？集微網(wǎng)

[8] 斯皮爾伯格的處女作，比他別的電影都有意思，虹膜

[9] IGBT劍指全球市場，大力擴(kuò)產(chǎn)保障新能源供應(yīng)，民生證券

[10] Wolfspeed分析報(bào)告：全球碳化硅襯底龍頭，新能源車驅(qū)動中期成長，中信證券

[11] 小米SU7之碳化硅用量，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

編輯：李墨天

視覺設(shè)計(jì)：疏睿

制圖：疏睿

責(zé)任編輯：李墨天

封面圖片來自ShotDeck