马斯克“推倒”的碳化硅,被雷军“扶”正?

小微 阅读:81247 2024年04月11日

雷军正在“以身作则”,教会车企真正的“互联网思维”。

马斯克“推倒”的碳化硅,被雷军“扶”正?
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小米SU7的热度,让此前专属于互联网世界的流量密码,潜移默化渗透进了原本充满“钢筋水泥”的汽车产业。

现下看来,智己大概算是第一个蹭了小米汽车热度的一家车企。

4月8日晚,智己在L6发布会上围绕三电、性能和智能配置等维度,用了大部分时间将L6与小米SU7对比,希望可以借此为L6造势吸引流量。

然而适得其反,就在当晚,智己由于错误解读了小米SU7的电驱配置(智己提到“小米 SU7 Max 是前 IGBT + 后 SiC”),遭到了小米汽车的连环“反击”:小米公司发言人微博账号连续发布三则内容,要求智己公开正式致歉。随后,智己CEO刘涛发文致歉。但小米汽车表示并不接受,又发布了一则带有公章的致歉函。

值得一提的是,盖世汽车注意到,小米汽车仅仅在刘涛发文致歉的半个小时后便做出了“不接受”的决策,可见带有“互联网基因”的小米汽车快速的反应速度和上下协同的执行效率。

另一方面,从舆论效果来看,智己借势营销被小米汽车“穷追猛打”,反而大力宣传了“小米 SU7 Max 前后电机均为碳化硅”。

正如小米汽车产品经理在线辟谣所称:“小米SU7全系全域碳化硅,不仅前后电驱都是碳化硅,就连车载充电机(OBC)和热管理系统的压缩机都用了碳化硅。”

也就是说,随着两家车企“拉扯”的回合越多,业内对碳化硅的关注度也就越深。

甚至就在事件发酵次日(4月9日),已有投资者在投资问答平台询问相关产业链公司:“贵司的碳化硅生产设备以及碳化硅产品有应用在小米汽车上吗?”这一次,在舆论上沉寂已久的碳化硅,再次被推上了市场关注的焦点。

从廉价珠宝到珍稀半导体材料,碳化硅的“翻身仗”

对于友商错误解读,对方一封态度端正且严肃的道歉信已然足够。为何小米汽车如此执著于纠正智己的错误,一再重申“全系全域碳化硅”?碳化硅对于而言,究竟有怎样独特的意义?

要知道,小米SU7一经问世便声称是“媲美保时捷和特斯拉的“Dream Car”,定位高端豪华,其电动化和智能化配置也是“应有尽有”、一应俱全。

单就碳化硅的使用量而言,据某车企分析,小米SU7的SiC MOSFET用量非常多,“主驱、车载电源、热管理和充电网络都搭载了碳化硅芯片”。单电机版本约为64颗,其中主驱约36颗,OBC约14颗,高压DC-DC约8颗,空压机电控约6颗;双电机版本约为112颗,其中主驱48颗,辅驱36颗,OBC约14颗,高压DC-DC约8颗,空压机电控约6颗。这还不包括和PTC等环节。

根据电气化配置数据,小米汽车碳化硅功率器件供应商主要为联合电子和英飞凌。

图源:小米汽车

而且,还要提及的是,自碳化硅上车之后,业内悄然形成的认知是:凡是用了碳化硅功率器件的车型,大多被打上了高性能、高端的标签。而且,这些车型的价格也一路上探到30万、甚至百万元以上。据悉,一些尚处于开发中的高端车型,会至少打造一套碳化硅动力平台作为备份。

由此反观小米汽车,“高端”配置,再配上价格近低至21万的价格,小米SU7高性价比名副其实。

那么,碳化硅为何能对新能源汽车做如此加持?它究竟有怎样不凡的“前世今生”?

实际上,碳化硅作为材料已有百年历史,商业化也已超过30多年。1905年,诺贝尔奖获得者-亨利·莫桑将其在1893年发现的天然碳化硅命名为莫桑石,其成分为100% SiC(碳化硅)。由此,莫桑石逐渐被投入到宝石市场,并主要作为钻石的仿制品。

1955年,LELY提出生长高品质碳化硅的方法,从此将碳化硅作为重要的电子材料;1987年,科锐制造了出世界上第一块商用碳化硅衬底,并把它应用在LED领域;2001年,英飞凌和科锐(已更名为Wolfspeed)分别推出首款小型碳化硅肖特基二极管;2011年,科锐推出首款商用碳化硅功率MOSFET。

从岌岌无名到万众瞩目,很多时候,一个产业只需要一个时代机遇。

雷军说:“站在风口上猪都能飞起来。”现如今,站在新能源风口上的碳化硅,也借着这股产业东风,在廉价珠宝市场里摇身一变,成为了车企“重金难求”的“稀罕物”。

而要论碳化硅真正的“贵人”,还是马斯克。

2018年,彼时正在竭力控制特斯拉生产成本的马斯克,突然高举“碳化硅大旗”,不惜以高价在Model 3主逆变器中安装了24个由意法半导体生产的碳化硅(SiC)MOSFET 功率模块。

据悉,相较于IGBT模块,SiC芯片能够为逆变器带来5-8%的效率提升,即逆变器效率从82%提升至90%。此外,SiC器件在高温下表现更好,哪怕达到200度的高温,也能维持正常功率,保证长时间的高效率输出。

根据Wolfspeed数据,在逆变器中使用SiC器件后,能减小整体的体积、重量和成本,在车辆续航上也有5-10%的提升。

随后,在800V的加持下,碳化硅更是在新能源电动汽车产业迎来了前所未有的“高光时刻”。

2021年,小鹏G9首次采用800V高压SiC平台;同年,蔚来首台碳化硅(SiC)电驱系统C样件下线,该SiC电驱系统搭载在ET7上,为车辆提供更长的续航里程。

2023年,仰望、理想相继宣布进入800V快充市场,再度引燃碳化硅市场的热度。其中,理想自研了800V高压平台和5C电池,仰望则推出了以四电机独立驱动为核心的动力系统——易四方平台。据悉,易四方平台全系车型标配碳化硅电控,最高效率可达99.5%。

图源:比亚迪

高高举起,重重摔下?碳化硅“错”在哪?

车企如此“抬举”碳化硅,也让碳化硅产业的相关从业者一时间受宠若惊。

BelGaN BV CEO  周贞宏曾公开回忆称:“在2015、2016年投碳化硅产业的时候,所有的公司都非常苦,因为没有人投,也不知道这个市场哪一天才会爆发。虽然碳化硅不是一个新事物,但早前的应用市场规模相当有限。”

事实确实如此。相关行业数据显示,2019年,全球SiC市场的规模约为5.41亿美元,全球半导体市场规模约为4123.07 亿美元,SiC市场占总体比例不足1%。

但到了2021年以后,碳化硅产业蓝海愈发汹涌,不少厂商吃到了碳化硅产业红利。

根据盖世汽车此前报道,意法半导体2022年财报显示,该公司已有82家碳化硅客户,2022全年在汽车和工业用碳化硅领域实现7亿美元的营收,并计划在2023年超过10亿美元。值得注意的是,在2022年增加了25个项目中有60%是针对汽车客户的。

再如东尼电子,2022年其业绩爆发,预计2022年1-12月业绩大幅上升,归属于上市公司股东的净利润为1.00亿-1.10亿,净利润同比增长199.28%至229.20%。

2023年,随着800V劲头正旺,碳化硅产业势头更是顺势猛增。相关数据显示,截至2023年上半年,全球已有40款碳化硅车型进入量产交付,上半年全球碳化硅车型销量超过120万辆。2023年下半年的6—12月内,800V车型中碳化硅车型占比分别为15%、18%、29%、35%、39%和45%。2023年全年,国内上险乘用车主驱碳化硅模块渗透率约为10.7%。

然而,就在这时,此前将碳化硅“高高举起”的马斯克,又一次站了出来,反手将其“重重摔下”。

2023年3月1日,马斯克在特斯拉投资者日上强调,下一代车型组装成本力争减少50%,并计划减少75%碳化硅晶体管数用量。

图源:特斯拉

此消息一出,随即引发主要碳化硅供货商股价震荡。

据悉,当天在国外厂商中,安森美半导体和意法半导体股价收盘均下跌2%左右,碳化硅芯片厂商Wolfspeed股价下跌7%;国内厂商中,天岳先进下跌超过10%,东尼电子跌停,天富能源、晶盛机电等个股都有较大跌幅。

马斯克彼时强势宣布大砍碳化硅的用量背后,无非是碳化硅较高的零部件成本价。这对当时深陷“价格战”涡轮急需控制成本的特斯拉而言,绝无益处。

根据东吴证券相关报告,彼时市场估算特斯拉未来将逐步将碳化硅使用至OBC、充电器、快充电桩等,预计平均2辆特斯拉纯电动车就需要一片6寸SiC晶圆。以年产能100万辆Model 3/Y计,公司一年需要超50万片6寸晶圆,而目前全球SiC晶圆总年产能在40万~60万片。这意味着,特斯拉一家企业就能消耗掉当下全球碳化硅总产能。

据悉,当时一块SiC芯片的价格要比传统硅芯片贵十倍左右,特斯拉Model 3逆变器的功率器件由IGBT替换成碳化硅之后,采购成本上升将近1500元。即使如今SiC售价有所下降,但SiC芯片的价格也是同等硅器件的数倍。

正因如此,马斯克决定将一手“捧红”的碳化硅,逐步在特斯拉整车端减少用量。

碳化硅2024,“价格战”开打?

现如今,在“价格战”下承压的主机厂面前,鲜少有零部件的价格能卖得很贵。即使其在产业初期成本较高,也会在日后慢慢被主机厂将价格“打下来”。

截至目前,碳化硅在车载逆变器(电控)、DC-DC、车载充电器(OBC)以及充电桩等领域均有应用。

据悉,碳化硅(SiC)类器件的制造,主要包含“衬底-外延-器件制造”三个步骤。其中,SiC衬底成本约占总成本的47%,SiC外延的成本占比23%。而SiC衬底制备受限于SiC晶体生长速度慢、过程难以调控、生长多型多、切割难度大等多种问题,全球产能一直处于较低水平。

盖世汽车注意到,今年年初,不断有市场消息传出:由于近年来国际、国内碳化硅厂商持续扩大碳化硅衬底产能,扩产规模可达以往6英寸产能的数倍,这导致近段时间碳化硅衬底价格开始出现下跌。比如国内主流6寸碳化硅(SiC)衬底报价参照国际市场每片750-800美元的价格,快速下杀,价格跌幅直逼三成。

图源:采埃孚

甚至有供应链从业者表示,由于国内SiC长晶、衬底参与者众多,在一线厂率先掀起降价模式的情况下,恐将迫使二、三线厂商被动跟进,碳化硅衬底“价格战”开启。也有消息预测,碳化硅衬底“价格战”爆发时间或在2024年。

此外,有业内专家表示,相较于国外,国内SiC“价格战”更凶,这主要是因为国内市场更卷。北京半导体行业协会副秘书长朱晶也表达了同样的观点:同质化带来的低端内卷,是引发价格战的主要原因,而国际价格相对稳定,说明国内SiC对国际市场还没有多少影响力,也变相说明还没有掌握定价权,即质量还存在一定差距。

根据盖世汽车《电控SiC功率器件供应商装机量排行榜》,2024年1-2月,国内电控SiC功率器件供应商装机量TOP 10中,包括比亚迪半导体、芯聚能、基本半导体、中芯集成、斯达五家供应商上榜,总装机量为31%。其中,比亚迪半导体同期装机量为18.8%,仅次于意法半导体,排在第二位。

值得注意的是,面对当前碳化硅成本价较高的情况,相较于等待其相关供应环节价格降低,比亚迪选择采取集成的方式,尽可能实现了电驱高性能和低成本的矛盾平衡。

据悉,比亚迪八合一电驱系统引入了包括驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电器、直流变换器、配电箱、整车控制器和电池管理器的八合一电动力总成。而比亚迪八合一电驱系统之所以可以达到如此高的集成度水平,主要得益于域控和碳化硅技术。

根据YOLE公布的研究报告,比亚迪八合一电驱系统实现了在460mm X 460mm X 170mm体积和24公斤重量下,达到235kW峰值功率和550A峰值电流。其中电机控制逆变器采用了比亚迪自主研发的三相碳化硅功率模块,而车载充电器(OBC)和直流转换器(DCDC)则大量采用了分立碳化硅器件用于更高的开关频率和更高效的能量转换分配。

简而言之,用盖世汽车研究院分析师的话来说:“比亚迪八合一电驱动系统将OBC和电控的逆变器里面的碳化硅集成到一起,共用一个碳化硅,减少了碳化硅的使用量,降低了成本,也提升了电驱动系统的性能。”

事实确是如此。据悉,比亚迪八合一电驱系统集成了一个碳化硅逆变器,通过将多个功率模块集成到一个硅碳化半导体器件中,实现了功率密度的提升和系统尺寸的缩小。这种集成设计可以有效减少系统中的连接和散热部件,提高效率并降低成本。

对于碳化硅的未来,有预测称,汽车是碳化硅最主要的应用市场之一,当主机厂降本压力与日俱增,碳化硅期间厂商也难逃控本的命运。与此同时,碳化硅期间上游的衬底与外延等产业链各环节也将面临技术革新和“价格战”的挑战。

换言之,新能源电动汽车产业降本已然是全产业链的事,位于各个细枝末节的供应商躲不了,也逃不掉。

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