
伴随着IP核的成熟、工具链的完善、本土芯片设计人才规模的上升,越来越多的本土汽车玩家开始自研智能驾驶芯片了。
目前的清单上有蔚来、理想、小鹏、华为、比亚迪、吉利、一汽,将来当然可能还会有小米。
与之形成鲜明对比的是,中国电动车企对碳化硅芯片自研的兴趣并不大,当前公开披露自研碳化硅芯片的只有比亚迪、理想、华为这三家。
虽然大多数人认为对的不一定就是真理,但是,自研碳化硅芯片或许真的不划算。
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在本土芯片产业刚刚起步的那几年,自研芯片可以在一定程度上装点门面,打着爱国牌提升资本市场估值。
但随着本土芯片产业链和韭菜们心智的愈发成熟,靠标榜芯片自研来圈钱越来越艰难了。于是,自研芯片唯一的作用只剩下省钱了。

自研碳化硅芯片需要海量投入,器件的出货量越大,越能对投入的成本进行有效分摊。
所以,自研碳化硅可以省钱的前提是,碳化硅MOSFET可以在电动汽车中大规模地替代IGBT器件。
按照之前的共识,电动汽车领域只存在碳化硅电驱和IGBT电驱两种形式,碳化硅电驱和IGBT电驱的成本差距越大,自研碳化硅芯片的收益就越大。

但是,这种逻辑在去年下半年开始迎来了巨大的冲击,因为被价格战搞得欲生欲死的电动车企们提出了一种成本更低而效率损失并不那么明显的混合电驱方案,即将碳化硅和IGBT并联。
之所以这种混合方案的效率损失不是那么明显,是因为IGBT和碳化硅MOSFET具有不同的输出特性曲线。
简单来说就是,当电流较小时,碳化硅MOSFET具有更小的导通损耗,当电流较大时,IGBT的导通损耗更小。
换言之,碳化硅并非在所有的工况下都具有碾压性的优势!

真实的驾驶工况对电驱逆变器功率及功率半导体器件的电流有着不同的需求,使得可以通过合理的拓扑设计和驱动策略,通过电流配比、时序管理、控制策略实现动态电流分配,发挥碳化硅和IGBT两种器件的物理特性优势,在成本和性能之间取得平衡。
其最终的结果是大幅度降低了碳化硅的用量,在实现成本可观下降的同时,工况效率只有零点几个百分点的损失。

在已有的方案中,小鹏的混合电驱方案减少了60%的碳化硅用量,特斯拉即将问世的混合电驱减少了3/4的碳化硅用量,友商大幅度跟进之后,碳化硅需求至少减少一半,自研这笔账还怎么算?
02
麻绳专挑细处断,厄运专找苦命人。插混的爆发和愈演愈烈的价格战让碳化硅需求更加雪上加霜。
2023和2024年,插混车型的同比增速都达到了80%以上,远超纯电车型20%左右的增速。
因为车上有油箱,心里也不慌,这类车型用户对能耗和续航的敏感度大不如纯电车主。
所以,在纯电车型中成为座上宾的碳化硅电驱到了插混车里基本上难觅踪迹。

即便在纯电车阵营,碳化硅需求也在遭受价格战的猛烈冲击。
由于过去两年的价格战,无论是合资品牌还是自主品牌,旗下车型的均价都面临强大的下行压力,车价越低,对碳化硅的高成本就越是敏感,导致纯电车大盘对碳化硅的整体需求增加幅度也不再像过去那么明显了。

负面消息不断,让碳化硅行业的从业者们心惊胆战。
不过,凡事都有两面,以上谈的是电动汽车市场形势的变化对碳化硅需求的压制,这个市场并非没有亮点,800伏高压快充车型有望快速普及,会在一定程度上拉升对碳化硅的需求。

笼统来看,全碳化硅电驱方案替代全IGBT方案可以将续航提升几个百分点,不过,在不同的电压平台上,碳化硅带来的续航收益却大为不同。
由于IGBT器件在800伏高压平台下的导通电阻及其对应的导通损耗会大幅度提升,所以,碳化硅在800伏平台上会取得更大的续航收益。
根据吉利汽车旗下威睿电机的统计数据显示,在400伏电压平台上,碳化硅可以改善续航3-5个百分点,中位数为4个百分点,在电压平台更高的800伏平台上,碳化硅可以改善续航4-8个百分点,中位数为6个百分点。

同样的碳化硅器件,在800伏平台上的收益是其在400伏平台上收益的1.5倍,相当于将投入产出比提升了50%,400伏电压平台向800伏电压平台的切换显然有助于提升碳化硅的渗透率!
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鸡汤文里说,真正的高贵是强于曾经的自己,但在残酷的现代社会,要想赢得竞争,还是得和友商做横向的对比。
正如最近英伟达Orin X价格跳水,让蔚来和小鹏自研智驾芯片的收益变得不再那么明显了一样,自研碳化硅芯片这笔账到底划算不划算,取决于产业链降本的速度和幅度。

值得一提的是,在全球碳化硅产业链同仁的一致努力下,碳化硅的降本速度正在明显加快。
提升良率、迭代沟槽MOSFET、升级八英寸衬底是降低碳化硅器件成本的三大有效手段。
目前,通过晶体生长工艺优化、切割技术创新、外延层缺陷控制、设备与工艺改进、质量监控和在线检测技术等一系列手段,国际巨头和国产友商的衬底良率普遍提升,本土厂商8英寸衬底良率已经来到60%左右,国际友商则普遍达到80%左右。
虽然和成熟工艺制程的硅基晶圆动辄95%以上的良率无法相比,但和几年前的百分之三四十相比,已经有了大幅度的进步。

和平面结构的MOSFET相比,沟槽型MOSFET的芯片面积更小,单片晶圆可以切割出更多芯片,有效降低器件的成本。
此外,其更低的导通损耗、更高的功率密度、更优秀的开关特性有助于优化冷却设计,减少外围电容、电感的用量,进而优化系统级成本。

升级八英寸衬底也是降低成本的有效手段,更大的晶圆尺寸可以提高单片晶圆的芯片产出量,从而降低单位成本。
根据碳化硅衬底制造商天科合达的测算,六英寸升级到8英寸,可以将器件单位成本降低35%。

在一系列手段的作用下,碳化硅成本可以在短期内逼近IGBT 2倍的临界点,甚至继续下探。产业链提供的碳化硅器件越来越便宜,自研还有多大的意义?
过去几年,电动汽车行业一直在争论怎么精准定义自研的边界,至今没有给出一个大家都满意的答案。
具体到碳化硅上,重资产、长周期的衬底、外延、封测都可以交给生态链合作伙伴,有效地利用产业生态杠杆,车企则把精力聚焦在器件设计上。
这样既能构筑起系统核心竞争力,还能避免陷入无效重复开发、研发投入吞噬利润的泥潭!