節能一直是晶元產業一個重要的命題，特斯拉率先在電動車中採用碳化矽晶片，促使晶元產業將晶元材料由矽轉向碳化矽，更好地滿足市場需求。 以下為文章摘要：數十年來，憑藉地殼中含量豐富、易於製造的優勢，矽一直是晶元的材料。 但電動車對更高能源效率的追求，在蠶食矽在晶元產業的主導地位。

特斯拉則是晶元產業放棄矽的催化劑。 特斯拉在Model 3中採用了碳化矽晶片，成為第一個吃螃蟹者。 此舉提升了碳化矽在電動車供應鏈中的地位，對晶元產業產生了很大影響。 日本晶片廠商羅姆首席戰略官Kazuhide Ino說，「晶元廠商已經共同打造了碳化矽市場，現在到了彼此競爭的階段。 ”

碳化矽由矽和碳兩種元素組成，由於化學鍵比矽更強，其硬度排在第三位。 碳化矽的加工要求更先進的技術，但穩定性和其他屬性，使得其能耗比矽晶片低逾50%。 碳化矽晶片散熱性能還很好，有助於縮小電動車中關鍵零部件逆變器的尺寸。 日本名古屋大學教授Masayoshi Yamamoto表示，”Model 3的空氣阻力係數與賽車一樣低，尺寸更小的逆變器，是它能採用流線性設計的前提。 ”

Model 3逆變器中的碳化矽晶片

特斯拉此舉「驚醒」了晶元產業。 6月份，德國英飛淩推出了一款電動車逆變器用碳化矽模組。 英飛淩日本分部一名管理人員說，「碳化矽應用範圍護套的時間早於我們的預期。 “現代汽車將在新一代電動車中使用英飛淩的碳化矽晶片。 據稱，與矽晶片相比，碳化矽晶片可以使電動車續航里程提高5%。

法國市場研究公司Yole Developpement預測，2026年碳化矽能源晶元市場將比2020年增長6倍，達到44.8億美元。

Yamamoto稱，碳化矽和矽的價格差在不斷縮小，量產和其他因素，使得兩者的價格差由5年前的約10倍收窄至2倍。 部分供應商開始生產尺寸更大的碳化矽晶圓，將進一步縮小兩者的價格差。

羅姆一直是這一領域的領頭羊，2010年量產了世界上第一款碳化矽晶片。 2009年收購德國SiCrystal，使得羅姆具有完整的碳化矽晶元生產線。 羅姆的目標是2025年佔領30%的全球碳化矽晶元市場，最近，它在日本的一條生產線投產，這是其將產能提高5倍計劃的一部分。 羅姆表示，多款即將推出的電動車都將採用其碳化矽晶片。 它還與吉利簽訂了協定。

碳化矽晶片市場的快速發展

矽並非是第一種晶元材料。 自1947年問世後，半導體材料一直是鍺。 隨著半導體產業發展壯大，鍺在1960年代被矽取而代之。 可能取代矽的並非只有碳化矽。 氮化鎵有潛力將晶元能耗降低約90%。 雖然氮化鎵晶元被應用在一些領域，例如充電設備，但由於主要與包括矽在內的其他材料聯合使用，其潛力尚未完全展現出來。

現有晶元性能已逼近極限，是晶元產業尋求其他材料的一大原因。 晶元製造工藝已發展到5奈米，摩爾定律面臨前所未有的挑戰。

節能也在推動晶元材料領域的創新。 沒有能源使用效率的提升，電動汽車的普及、數據中心的增多和數字經濟其他領域的發展，將使電能供應捉襟見肘。

鑽石被一些業內人士稱作終極半導體，可能改變晶元產業的遊戲規則，只是與矽相比，它的成本太高了。 日本Adamant Namiki Precision Jewel開發出了利用鑽石生產能源晶元的技術。 從理論上說，鑽石晶元能耗可以低至矽的五萬分之一。 但是，降低鑽石晶片成本是一個關鍵難題，目前其價格是矽晶元的數千倍。

鑒於半導體對國家安全和經濟競爭力的重要性，中國、美國和歐洲均在大力支援新晶元材料的研發。 矽和鋼鐵”塑造”了20世紀，新一代半導體材料似乎將成為未來數十年國際競爭的主要領域。