特斯拉减少75%碳化硅用量降低造车成本，国内新能源车企如何实现“价格战”突围

　　在国内新能源车市场,特斯拉称得上是最大的“鲶鱼”,一举一动总能搅动起不小的“水花”。

　　近日,“鲶鱼”特斯拉在其投资者活动日上公开了备受期待的“秘密宏图第三篇章(Master Plan Part 3)”,其中一句“下一代平台将减少75%的碳化硅使用”一度带崩相关板块,引发A股碳化硅中的个股集体跳水。

　　近两年,碳化硅在新能源汽车中占据着重要位置,相关概念在资本市场上也一度受到热捧,更具戏剧性的是,特斯拉正是推动碳化硅上车的“先驱”。如今,特斯拉对碳化硅的态度出现180度大反转,背后的真实意图是什么?将会对国内新能源汽车行业带来什么影响?造车新势力又该如何应对这次“鲶鱼”翻动带来的市场“水花”?

　　碳化硅“上车”风起特斯拉

　　这两年,碳化硅的风刮了一阵又一阵,这阵风的源头正是特斯拉。

　　2018年,特斯拉率先在Model 3上应用碳化硅,算是第一批吃螃蟹的人。此后,各大新能源车企开始布局碳化硅器件。这股风也从国外逐渐吹到国内,2020年,（）将自研的碳化硅MOS应用在汉EV四驱版上。

　　特斯拉为何率先应用碳化硅?碳化硅是第三代半导体材料,相较于硅材料,具有大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射等特点,适合制造高温、高压、高频、大功率的器件。

　　在电动汽车中,碳化硅主要应用于电驱中的主逆变器,能够显著降低电力电子系统的体积、重量,将电池成本减少300至600美元,同时提高功率密度。另外,碳化硅替代硅可以减少逆变器80%的能量损失,碳化硅芯片还擅长散热,减少汽车冷却系统负担,带来每辆车500-1000美元的成本节约。

　　日本名古屋大学教授山本正义指出,这些优势在特斯拉Model 3的设计中得到了很好的体现。“Model 3 的空气阻力系数与跑车一样低。缩小逆变器的尺寸规模,使其具有流线型的设计。”

　　特斯拉 Model 3大获成功,顺利把碳化硅推到了台前,一跃成为各大车企的心头好,也推动了多家功率半导体领域的国际头部厂商均在扩张碳化硅相关产能。今年2月,英飞凌才宣布将在德国德累斯顿投资50亿欧元建厂,剑指模拟/混合信号技术和功率半导体。

　　而此时,特斯拉却调转车头,宣布将减少碳化硅用量,真的是碳化硅不香了吗?

　　调转“风向”?又贵又少的碳化硅让人爱恨交加

　　在特斯拉投资者活动日上,特斯拉动力总成工程负责人科林·坎贝尔提到了两个关键点,一是碳化硅晶体管是关键部件,二是它们很贵。由此可以明确的是,特斯拉减少碳化硅用量并不是因为“不好用”,而是“太贵了”!

　　前面说过,碳化硅能够帮车企在综合成本上省钱,但它本身却并不省钱。

　　半导体材料的成本与工艺的改进、良率的提升、供给端产能的持续扩大等多重因素相关,而作为新一代半导体材料,碳化硅产业并不成熟,在工艺、良率和产能方面还都存在不少待解决的问题。

　　碳化硅在生产环节存在单晶生产周期长、环境要求高、良率低的问题。碳化硅衬底的生产中的长晶环节需要在高温、真空环境中进行,对温场稳定性要求高,并且其生长速度比硅材料有数量级的差异。因此,碳化硅衬底生产工艺难度大,良率不高。

　　这直接导致了碳化硅衬底产能低、价格高的问题。2016年,6英寸碳化硅衬底的价格在2万元左右,现在最便宜的单价是6000元左右,行业巨头Wolfspeed的单价仍高达1.3万元。虽然碳化硅的价格呈现逐年下降的趋势,但对比硅材料还是有着很大的差距。

　　除了贵,碳化硅还存在供应紧张的问题。2021 年底,碳化硅产品缺少现货(正常库存比例小于60%),且交货周期均较长,达到 30 周以上。

　　对于年产百万规模的特斯拉而言,持续稳定的供应能力和降本是不变的宗旨,“又贵又少”的碳化硅显然与此不符。

　　特斯拉减少碳化硅用量,或将加剧汽车“价格战”

　　特斯拉之所以减少碳化硅用量,并非因为碳化硅不好,而是太好。

　　业内人士分析,特斯拉可能通过升级800V平台,且采用新的封装技术来改善碳化硅单管或模块的性能和散热能力,最终实现减少碳化硅用量。特斯拉采用双面水冷的封装技术可能性比较大,该技术能够提升碳化硅性能,并且已经有小批量生产能力了,国内封装厂已有样件。

　　在看到特斯拉通过技术升级有望实现减少碳化硅用量后,国内车企感受到了山雨欲来之势。这意味着特斯拉将进一步实现成本下降,打开新的汽车降价空间,无疑会对国内新能源汽车市场造成冲击,国内新能源车企在价格方面将承受更大压力。

　　目前,在国补退坡背景下,新能源车市竞争正在加剧,车企将迎接降本增效的挑战。1月6日,特斯拉中国在官网宣布多款车型降价,幅度从2万到4.8万元不等。CMBI的数据显示,1月9日至1月15日期间,特斯拉在中国的日均销量较2022年同期大增76%,已至12,654辆。

　　特斯拉降价之后,整个行业紧随其后,不仅日系品牌开启降价策略,同样主打智能的国内新能源车企也以限时促销或金融政策优惠等方式加入降价阵营中,据不完全统计,已有极氪、问界、小鹏、零跑、蔚来等超过十多家汽车品牌选择降价或变相降价。

　　传统车企因其体量、利润,还有降价的空间,然而对尚未盈利的造车新势力来讲,此时打价格战并不利于品牌的长久发展,但是不降价则会面临生存危机。近期,蔚来和理想均发布了2022年的财报,年报主要的问题体现在企业增收不增利,亏损幅度进一步扩大。

　　如今,特斯拉新平台减少75%碳化硅用量,同时还有多项降低成本的举措,这无疑将会对国内车企造成更大的压力,如果不采取应对措施,难免陷入“降价怪圈”。

　　造车新势力们如何应对价格压力?碳化硅技术有望实现突围

　　一直以来,特斯拉持续降本的核心都来自技术创新,国内新能源汽车要想在“价格战”中实现突围,也需尽快进行技术布局。

　　对国内车企来说,实现碳化硅的技术创新与突破并不容易。特斯拉为了打破供应商的底层数据之困,曾强化软硬件自研,在智能化领域集中发力,构建起了自研芯片的独特发展模式,有大量的底层技术积累,但国内的汽车半导体供应链却长期依赖国外厂商。

　　特斯拉率先在Model 3上以SiC功率器件替换硅基功率器件后,虽然带来了一片资本竞相布局的“蓝海”市场,但是也暴露出国内相关厂商的技术缺陷。尤其是在碳化硅半导体这样的新兴技术面前,材料制备技术、器件制造与封装工艺、动静态性能、驱动设计优化以及可靠性等问题都未完全解决,能实现碳化硅MOS量产的企业寥寥无几。

　　碳化硅“上车”的难题还未完全解决,特斯拉减少碳化硅用量的消息又让新挑战接踵而至,国内碳化硅企业纷纷加快研发进程,降低碳化硅成本。不久前,中科意创成为意法半导体在中国的官方合作公司,意法半导体正是2018年与特斯拉合作开发出SiC功率器件TPAK(Tesla Pack)模块的国际半导体巨头。

　　中科意创与意法半导体达成合作后,利用自身驱动芯片设计、封装设计等资源,对标特斯拉TPAK方案并进一步优化,开发出碳化硅功率模组STPAK解决方案,该方案实现了封装的SiC模块与散热器的器件级大面积银烧结,且搭建国内首条STPAK模块模组银烧结产线,能够实现2-3倍的散热效率。

　　STPAK模组

　　同时,为快速让国产新能源汽车使用上灵活度高、成本更优的STPAK模组,中科意创定制了专用驱动芯片,能够独立控制每个STPAK模块,避免电流不均衡的问题。同时,团队拥有电机控制器的产品系统级开发能力,在过去的两年时间,深度研究动态均流、结温估算、效率提升等关键系统问题,并已与国内Tier1巨头基于碳化硅STPAK模组系统方案深度合作。

　　技术“溢价”助力中国车企冲破降价怪圈

　　特斯拉减少碳化硅用量,并不是碳化硅方案行不通,恰恰相反,正是碳化硅的多项优势导致新能源车企纷纷追随特斯拉上车应用,导致成本高企、供应不足。

　　如今,特斯拉继续保持领先优势,率先通过技术创新解决碳化硅应用中的高成本问题。未来,一旦特斯拉正式发布“下一代平台”并投入应用,真正实现了碳化硅用量的减少,特斯拉等外国品牌的电动车成本有望进一步降低,将对中国汽车品牌形成更大的价格竞争压力。

　　国内车企要避免未来遭受价格压力,从现在起就回归创新源头,迈出追赶的步伐,寻找替代方案,这也是国内碳化硅企业的机会。

　　对于国产碳化硅企业来说,如果能够抓住这个短暂的“窗口期”,实现碳化硅半导体量产“上车”,同时降低碳化硅降本,就有望扭转国内汽车在“价格战”中“被动降价”的局面,以技术创新所带来的“溢价”实现车企“降价不亏本”,甚至能够引领市场走向“低价时代”,助力中国新能源汽车品牌借助技术创新进入快速发展阶段,实现稳步“超车”。