以特斯拉2023年销售170多万辆Model Y/3计算,该公司一年需要60至80万片碳化硅晶圆。Model 3的主驱逆变器上共装配有48颗SiC MOSFET。特斯拉早期推出的主驱逆变器碳化硅方案,由于其长期可靠性和稳定性未知,因此设定了较高的额定值以降低风险。现在,特斯拉的逆变器规格过高,尤其是高性能版车型的狂暴模式(Ludicrous mode)是以增加额外碳化硅器件为代价的,而且这一功能的实际使用率并不高。如果特斯拉推出新的低成本车型,就无需维持相同的功率水平。随着碳化硅器件制造商不断推进技术发展,提升电流容量并减小芯片尺寸,下一代产品的更新换代成为可能。特斯拉未来全面转向800V架构,相比400V架构,所需的碳化硅芯片数量将减少。目前Model 3使用的是650V SiC MOSFET,如果升级到1200V的SiC MOSFET,理论上芯片用量可以减少一半,从48颗减少到24颗。

以特斯拉2023年销售170多万辆Model Y/3计算,该公司一年需要60至80万片碳化硅晶圆。Model 3的主驱逆变器上共装配有48颗SiC MOSFET。特斯拉早期推出的主驱逆变器碳化硅方案,由于其长期可靠性和稳定性未知,因此设定了较高的额定值以降低风险。现在,特斯拉的逆变器规格过高,尤其是高性能版车型的狂暴模式(Ludicrous mode)是以增加额外碳化硅器件为代价的,而且这一功能的实际使用率并不高。如果特斯拉推出新的低成本车型,就无需维持相同的功率水平。随着碳化硅器件制造商不断推进技术发展,提升电流容量并减小芯片尺寸,下一代产品的更新换代成为可能。特斯拉未来全面转向800V架构,相比400V架构,所需的碳化硅芯片数量将减少。目前Model 3使用的是650V SiC MOSFET,如果升级到1200V的SiC MOSFET,理论上芯片用量可以减少一半,从48颗减少到24颗。

 

Model 3 的主驱逆变器上共有 48 颗 SiC MOSFET特斯拉Model Y/3销量领先,推动碳化硅市场需求

在2023年的电动车销量排行榜上,特斯拉Model Y再次成为最畅销的车型,销量超过120万辆,同比增长57%,使其不仅成为电动汽车类别中最畅销的车型,也成为汽车主流市场的领头羊。紧随其后的是比亚迪宋和特斯拉Model 3,注册销量分别为63.6万辆和52.9万辆,相比2022年分别增长了33%和11%。Model 3由于改款,销量有所下降,市场占比也从2019年的14%下降到2023年的3.9%,销量基本停滞。特斯拉在投资者大会上宣布,下一代车型的目标是“成本下降50%,碳化硅减量75%”,这一宣言引发了股市的动荡。特斯拉的采购一直面临压力,尤其是在疫情影响下,碳化硅供应链受到外部环境的不确定性影响。尽管特斯拉对碳化硅的应用场景充满信心,但全球产能紧张也阻碍了其广泛应用碳化硅的策略。

碳化硅渗透率的快速提升

据统计,2023年碳化硅在纯电动车的渗透率达到25%,其中Model Y/3的贡献超过65%。预计到2025年,碳化硅的渗透率将达到50%,届时20万以上车型都将标配碳化硅。自小鹏汽车2023年推出G6将800V架构下沉到20万价格带以来,800V架构已成为新车型的标配。目前了解到的整车厂大部分在研车型都是800V架构,意味着未来两年将有大量800V架构车型上市,进一步提升渗透率。当800V渗透率达到拐点时,碳化硅将进入高速放量期。

碳化硅供应链的发展碳化硅供应链包括衬底、外延、器件设计、晶圆制造、模块封装等环节,其中衬底和外延的成本合计占比达到70%。尽管国内衬底厂商近两年产能增长迅速,但产品质量分化大,优质产品依然供不应求。近期,国内10万片以上的碳化硅衬底项目几乎消失,反映出业界对行业无序扩产导致过剩的担忧。尽管碳化硅在未来几年仍是高景气赛道,但行业的核心催化变量是良率。国内碳化硅衬底的性能已与海外产品相当,但良率和一致性仍有待提高。随着国内良率的改善,预计2024年以后衬底供应将不再是制约碳化硅器件出货的瓶颈。

碳化硅器件价格的下降趋势预计从2020年到2025年,碳化硅功率器件的价格将下降一半。降价主要得益于衬底、外延片的国产化,器件量产工艺的成熟,以及8英寸产线带来的规模效应。有分析认为,只有当碳化硅器件的成本下降至对应硅基IGBT成本的2.5倍以下时,才是其批量进入商业化的节点。预计2024年将成为车用碳化硅器件大量应用的起点,市场将迎来集中爆发。

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