日本富士經濟多年的追蹤報告顯示，2023年全球碳化矽基板市場，中國兩家廠商份額首次進入前五，其中天嶽先進擠下千年老二Coherent，排名僅次於Wolfspeed。

文| 何律衡

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%的碳化矽晶片使用量，直接把一家名叫Wolfspeed的公司送進了ICU。

Wolfspeed以LED照明業務起家，在追求「發光」的路上意外挖掘了碳化矽這個電動車必不可少的材料。藉著新能源車市場爆發，Wolfspeed果斷轉換賽道，在群狼環伺的新能源市場賽出了風格、賽出了水準。

鼎盛時期，Wolfspeed手握全球六成碳化矽襯底產能，英飛凌、意法這樣的汽車晶片大廠，都得求Wolfspeed勻點產能。

然而，伴隨特斯拉投資者日的結束，所有的喧囂和狂熱彷彿一瞬間被打回了原形，隨後的電動車價格戰，又給碳化矽價格補了致命一刀。

2023年下半年，Wolfspeed累計淨虧損達到5.4億元，較去年同期擴大361.49%，股價相比最高點只剩下了1/4。

馬斯克一句話帶崩一個產業並不罕見，但製造Wolfspeed慘案的幕後主使，恐怕另有其人。

01

馬斯克的話不能全信

2016年3月，特斯拉發表了第四款車型Model 3，價格下探至4,0000美元以下。相較於上一代Model S車型，Model 3在價格腰斬的同時把續航做到了Model S的90%。

就在友商紛紛掏出放大鏡準備認真「學習」時，特斯拉氣定神閒地拋出了降本秘方：電驅系統逆變器上的48顆碳化矽MOSFET功率晶片。

Model 3逆變器中的碳化矽MOSFET

電動車中，動力電池是直流電，馬達工作需要交流電，這就需要電控環節的逆變器將直流電轉換交流電，再由整個動力系統將電力轉換為汽車行駛的動力。

這個過程中，兩個環節的轉換效率，是決定電動車續航里程的關鍵。

作為逆變器的核心零件，功率晶片一般採用矽基IGBT，而特斯拉選擇了碳化矽MOSFET。依相關測算，搭載碳化矽MOSFET的電車，續航比搭載矽基IGBT的延長5-10%，損耗降低75%，整體系統效率提升5%[9]。

IGBT和MOSFET都是常用的功率元件，但過往上車的都以矽為原料的，改用碳化矽做還能成功上車的，特斯拉是第一個。

矽基IGBT的問題在於，其電力轉換效率天然偏低，而且會產生大量熱。為了避免熱失控，車企還得為高性能冷卻系統額外付出成本[1]。

而碳化矽MOSFET體積小，發熱低，還擁有更高的熱傳導率。只需要做到矽元件體積的1/10，就能達到同樣的功率轉換。

因此，即便碳化矽材料的成本大致是矽材料的5到6倍，但車企可以使用成本更低的冷卻系統、以及更小的電池，反而省的錢更多，樸素詮釋了什麼叫天賦大於努力。

根據相關機構測算，碳化矽MOSFET相較於矽基IGBT成本上升了近1,500元，卻為整車成本節省了近2,000元[2]。

在相同的續航里程下，轉用碳化矽大約能為一輛電動車降低750美元的電池成本[2]。

碳化矽一直是相對小眾的市場，在特斯拉Model 3應用碳化矽MOSFET後，Wolfspeed瞬間從無名小廠化身為性感的碳化矽龍頭。

2020年，在汽車所需的導電型碳化矽中，Wolfspeed一家就佔據全球60%的產能。

有了特斯拉的模範帶頭作用，國內新勢力紛紛開始抄寫作業。

2020年，比亞迪在高階車型「漢」的馬達控制器中，首次使用了碳化矽功率模組；蔚來也於2021年推出了應用碳化矽材料的ET7；2022年，小鵬G9車型搭載碳化矽電驅動平台。

中了彩券的Wolfspeed不僅賣掉了照明業務和LED業務，還直接把公司名字改了（原名CREE），展現自己的轉型決心。

伴隨訂單紛至沓來，碳化矽價格應聲上漲，車企原本的降本利器成了成本負擔，一手把碳化矽捧上神壇的馬斯克挨了一計中國車企的鐵拳：讓你們鼓掌，不讓你們跟我搶產能啊。

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%的碳化矽用量。

02

不要同時賣麵粉和麵包

就像晶片是從矽晶圓上「切」下來的一樣，碳化矽MOSFET也是從碳化矽基板上「切割」出來的。

一塊6吋碳化矽基板大約能切出300顆碳化矽MOSFET，一輛Model 3會使用150顆碳化矽MOSFET。也就是說，兩輛Model 3就會用完一整塊6吋碳化矽基板，單單是基板成本就在800美元左右[3]。

2021年，Model 3銷量突破100萬，對應的基板消耗就是50萬片。而這一年，全球碳化矽基板可用產能只有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個碳化矽MOSFET，直接帶來了高達700美元的成本[1]。剛立下降本Flag的馬斯克，只好安排碳化矽在槍斃名單上插個隊了。

一般來說，標準化的零件在廣泛運用後都會經歷「緊缺-擴產-過剩」三部曲，最後在價格戰的屠刀下形成穩定的價格週期。但碳化矽價格居高不下，核心困難在「擴產」。

相較於傳統的矽晶圓，碳化矽基板的晶體生長慢了一倍。傳統的矽材料只需3天就可以長成一根晶棒，而碳化矽晶棒則需要7天，導致碳化矽生產效率低。

同時，碳化矽的脆硬特性導致切割晶圓時容易崩邊，半導體等級的碳化矽晶圓產能非常緊缺。

另一個原因在產業鏈結構上：

簡單來說，車用碳化矽可以簡單分為基板和外延（上游材料）、裝置設計和製造（下游產品）兩個環節。其中上游基板有Coherent這類材料巨頭，下游元件則是意法半導體、英飛凌這類汽車晶片大廠的地盤。

問題出在了自詡「全球唯一碳化矽IDM」的Wolfspeed身上。

Wolfspeed是碳化矽領域幾乎唯一上下游全包的廠商，同時手握上游基板的大量產能，其擴產節奏對整個產業鏈供應有著決定性影響。只要Wolfspeed產能上不去，碳化矽的價格就下不來。

就像一家公司既做麵粉也做麵包，麵粉擴產降價，雖然自家麵包的成本下降了，但其他麵包店的競爭力也提高了。

麵粉減產漲價，其他麵包店經營成本上漲，但自家麵包的競爭力也下滑了。

既怕兄弟過得苦，又怕兄弟開路虎。上下游你防我我防你，導致的結果就是產能遲遲無法提升，只能倒逼車企另闢蹊徑。

一種是特斯拉路線：透過客製化模組封裝技術，減少碳化矽用量的同時，保持相同的能量轉換和散熱效果。換句話說就是細嚼慢嚥，少吃點麵包也能飽。

一種是中國路線：不就是麵粉麼，誰不會做？

03

中國廠商帶來Plan B

今年3月，小米汽車的定價迷霧終於散開。依照業界估算（注意是估算）[11]，小米SU7單馬達版本的碳化矽MOSFET用量約為64顆，雙馬達版本足足用了112顆，這還不包括充電樁等其他環節。

在長達半年的鋪墊中，800V碳化矽高壓平台一直是小米的宣傳重心。鑑於碳化矽的高成本，雷軍還放出煙霧彈，表示配置不低於40萬元人民幣。

結果發表會開完，最貴的版本也就30萬。與定價的巨大差距有小米讓利的因素，也有國內碳化矽供應鏈「送溫暖」在先。

與Wolfspeed引以為傲的「唯一垂直一體化」不同，國內碳化矽產業鏈各環節之間分工明確。

例如上游做襯底的最多做到外延，不會把業務延伸到裝置和模組；裝置和模組廠商也分工明確：相較於海外大廠設計、製造、封裝一體化的IDM模式，中國廠商也更傾向三個環節各司其職的模式。

全球碳化矽MOSFET出貨量最高的英飛凌、義法半導體就是IDM模式，國內很大一部分出貨則是依賴華虹半導體、芯聯整合這樣的代工廠。

換句話說，中國公司是麵粉廠專做麵粉，麵包店專為麵包，甚至和麵、揪劑子和包裝都有單獨的公司做。

一方面是客觀技術水準限制，另一方面在於中國公司作為後來者，只有更細分的分工，才有可能在短時間內快速提高產能，縮小與海外公司的差距。

Wolfspeed建造一個8吋基板廠的速度是48個月，而國內供應鏈在同樣的時間裡，很可能可以同時建造了一個基板廠、一個代工廠、一個模組廠和一個封測廠。

這種力道之下，國內碳化矽產能雖然基數低，但成長率驚人。

日本富士經濟多年的追蹤報告顯示，2023年全球碳化矽基板市場，中國兩家廠商份額首次進入前五，其中天嶽先進擠下千年老二Coherent ，僅次於Wolfspeed[4]。

研究機構Trendforce則是激進的預測：2024年底，中國廠商的年產能將達到150萬片。據此計算，全球碳化矽基板將有一半來自中國[5]。

除了小部隊多線進攻的策略，碳化矽襯底的特點，也給了中國公司彎道超車（真彎道，能匯入主路的那種）的機會：

目前，主流碳化矽基板仍是6吋。和「切」晶片的矽晶圓一樣，在晶片大小不變的情況下，基板尺寸越大，浪費的邊角料就越少。從6英寸提高到8英寸，將使單位成本降低35%[5]。

資料來源：Wolfspeed

除了Wolfspeed，大部分海外廠商的6吋產線建設成本還沒折舊完，只能讓財務一邊算賬，一邊向8吋騰挪。但輕裝上陣的國內廠商沒什麼包袱，可以直接把資本開支砸向8吋產線。

2023年，全球落地的12個8吋項目中，3個由中國廠商主導的，1個由中歐公司合辦。

去年年底的廣州車展上，800V碳化矽平台幾乎成了各家攤位標配。幾年時間裡，國內搭載800V碳化矽的電動車價格，已經從30萬以上迅速下探到了20萬左右的價格帶，有了足夠的產能承接，成本下降便水到渠成。

小米汽車發表會上，三家新勢力的掌舵者神情複雜，但碳化矽廠商看著快十萬的大定數字，估計已經在夢裡笑醒了。

蔚小理：笑不出來

04

尾聲

1971年，23歲的史匹柏偶然讀到了《花花公子》雜誌上的一個故事，在留下「那是我唯一一次讀《花花公子》卻不留意上面的圖片」的評論後[8]，史匹柏把它改編成了電影，也就是其處女作《決鬥（Duel）》。

電影的劇情可以歸納為「一次路怒引發的慘案」：一輛小轎車和一輛大卡車在州際公路上互相超車，最後演變成了一場置對方於死地的決鬥。電影拿到了艾美獎最佳音效剪輯，史匹柏也因此獲得執導《大白鯊》的機會。

《決鬥》的劇情簡單到甚至有點單調，但90分鐘的片長裡，體積巨大的卡車如影隨形，發動機的轟鳴聲充斥耳畔，持續不斷的挑動著觀眾的緊張情緒。

電影《決鬥》，1971年

包括碳化矽在內，中國的許多產業有點像《決鬥》裡的那輛卡車，它看起來鏽跡斑斑、帶著拼接和模仿的痕跡，每一個零件都有點年久失修，整輛車笨重、遲緩，多少有點不合時宜。

但它跑得很快，最好別讓它抓住機會追上來。

參考資料

[1] 碳化矽：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拆解來了解碳化矽SiC元件的未來需求，電力電子技術與新能源

[4] 2024年版《新一代功率元件&相關市場現況與展望》報告，日本富士經濟

[5] SiC基板持續突破“天花板”，全球8吋晶圓廠將達11座，Trendforce集邦諮詢

[6] 造神者推倒神像：碳化矽的崛起與塌房，遠川科技評論

[7] 車企密集推新送助攻，碳化矽公司能否突破獲利大關？集微網

[8] 史匹柏的處女作，比他別的電影都有意思，虹膜

[9] IGBT劍指全球市場，大力擴產保障新能源供應，民生證券

[10] Wolfspeed分析報告：全球碳化矽基板龍頭，新能源車驅動中期成長，中信證券

[11] 小米SU7之碳化矽用量，半導體產業網