特斯拉撤退，誰在接盤碳化硅？
去年的特斯拉投資者日，馬斯克宣佈特斯拉每輛車都將減少75%的碳化硅芯片使用量，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硅這個電動車必不可少的材料。藉着新能源車市場爆發，Wolfspeed果斷轉換賽道，在羣狼環伺的新能源市場賽出了風格、賽出了水平。
鼎盛時期，Wolfspeed手握全球六成碳化硅襯底產能，英飛凌、意法這樣的汽車芯片大廠，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，又給碳化硅價格補了致命一刀。
2023年下半年，Wolfspeed累計淨虧損達到5.4億元，同比擴大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。
馬斯克的話不能全信
2016年3月，特斯拉發佈了第四款車型Model 3，價格下探至40000美元以下。相比上一代Model S車型，Model 3在價格腰斬的同時把續航做到了Model 3的90%。
就在友商們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顆碳化硅MOSFET功率芯片。
Model 3逆變器中的碳化硅MOSFET
電動車中，動力電池是直流電，電機工作需要交流電，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爲汽車行駛的動力。
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。
作爲逆變器的核心部件，功率芯片一般採用硅基IGBT，而特斯拉選擇了碳化硅MOSFET。按照相關測算，搭載碳化硅MOSFET的電車，續航比搭載硅基IGBT的延長5-10%，損耗降低75%，總體系統效率提升5%[9]。
IGBT和MOSFET都是常用的功率器件，但過往上車的都以硅爲原材料的，改用碳化硅做還能成功上車的，特斯拉是第一個。
硅基IGBT的問題在於，其電力轉換效率天然偏低，而且會產生大量熱量。爲了避免熱失控，車企還得爲高性能冷卻系統額外付出成本[1]。
而碳化硅MOSFET體積小，發熱低，還擁有更高的熱導率。只需要做到硅器件體積的1/10，就能實現同樣的功率轉化。
因此，即便碳化硅材料的成本大致是硅材料的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，碳化硅MOSFET相較於硅基IGBT成本上升了近1500元，卻爲整車成本節省了近2000元[2]。
相同的續航里程下，轉用碳化硅大約能爲一輛電動車降低750美元的電池成本[2]。
碳化硅一直是一個相對小衆的市場，在在特斯拉Model 3應用碳化硅MOSFET後，Wolfspeed瞬間從無名小廠化身性感無比的碳化硅龍頭。
2020年，在汽車所需要的導電型碳化硅中，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作業。
2020年，比亞迪在高端車型“漢”的電機控制器中，首次使用了碳化硅功率模塊；蔚來也於2021年推出了應用碳化硅材料的ET7；2022年，小鵬G9車型搭載碳化硅電驅動平臺。
中了彩票的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），展示自己的轉型決心。
伴隨訂單紛至沓來，碳化硅價格應聲上漲，車企原本的降本利器成了成本負擔，一手把碳化硅捧上神壇的馬斯克捱了一計中國車企的鐵拳：讓你們鼓掌，沒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佈，將減少每輛車75%的碳化硅用量。
不要同時賣麪粉和麪包
就像芯片是從硅晶圓上“切”下來的一樣，碳化硅MOSFET也是從碳化硅襯底上“切”出來的。
一塊6英寸碳化硅襯底大約能切出300顆碳化硅MOSFET，一輛Model 3會使用150顆碳化硅MOSFET。也就是說，兩輛Model 3就會用完一整塊6英寸碳化硅襯底，單單是襯底成本就在800美元左右[3]。
2021年，Model 3銷量突破100萬，對應的襯底消耗就是50萬片。而這一年，全球碳化硅襯底可用產能只有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個碳化硅MOSFET，直接帶來了高達700美元的成本[1]。剛剛立下降本Flag的馬斯克，只好安排碳化硅在槍斃名單上插個隊了。
一般來說，標準化的零部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。但碳化硅價格居高不下，核心難點在“擴產”。
相比傳統的硅晶圓，碳化硅襯底的晶體生長慢了一倍。傳統的硅材料只需3天就可以長成一根晶棒，而碳化硅晶棒需要7天，導致碳化硅生產效率低下。
同時，碳化硅的脆硬屬性導致切割晶圓時容易崩邊，半導體級別的碳化硅晶圓產能非常緊缺。
另一個原因在產業鏈結構上：
簡單來說，車用碳化硅可以簡單分爲襯底和外延（上游材料）、器件設計和製造（下游產品）兩個環節。其中上游襯底有Coherent這類材料巨頭，下游器件則是意法半導體、英飛凌這類汽車芯片大廠的地盤。
問題出在了自詡“全球唯一碳化硅IDM”的Wolfspeed身上。
Wolfspeed是碳化硅領域幾乎唯一一家上下游全包的廠商，同時手握上游襯底的大量產能，其擴產節奏對整個產業鏈供應有着決定性影響。只要Wolfspeed產能上不去，碳化硅的價格就下不來。
就像一家公司既做麪粉也做麪包，麪粉擴產降價，雖然自家麪包的成本下降了，但其他麪包店的競爭力也提高了。
麪粉減產漲價，其他麪包店經營成本上漲，但自家麪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：通過定製化模塊封裝技術，減少碳化硅用量的同時，保持相同的能量轉化和散熱效果。換句話說就是細嚼慢嚥，少吃點麪包也能飽。
一種是中國路線：不就是麪粉麼，誰不會做啊？
一定要當心中國人
今年3月，小米汽車的定價迷霧終於散開。按照行業內估算（注意是估算）[11]，小米SU7單電機版本的碳化硅MOSFET用量約爲64顆，雙電機版本足足用了112顆，這還不包括充電樁等其他環節。
長達半年的鋪墊中，800V碳化硅高壓平臺一直是小米的宣傳重心。鑑於碳化硅的高成本，雷軍還放出煙霧彈，稱配置不低於40萬元人民幣。
結果發佈會開完，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，也有國內碳化硅供應鏈“送溫暖”在先。
與Wolfspeed引以爲傲的“唯一垂直一體化”不同，國內碳化硅產業鏈各個環節之間分工明確。
比如上游做襯底的最多做到外延，不會把業務延伸到器件和模組；器件和模組廠商也分工明確：相比海外大廠設計、製造、封裝一體化的IDM模式，中國廠商也更傾向於三個環節各司其職的模式。
全球碳化硅MOSFET出貨量最高的英飛凌、意法半導體就是IDM模式，國內很大一部分出貨則是依靠華虹半導體、芯聯集成這樣的代工廠。
換句話說，中國公司是麪粉廠專做麪粉，麪包店專做麪包，甚至和麪、揪劑子和包裝都有單獨的公司做。
一方面是客觀技術水平限制，另一方面在於中國公司作爲後來者，只有更加細分的分工，纔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建一個8英寸襯底廠的速度是48個月，而國內供應鏈在同樣的時間裡，很可能可以同時建了一個襯底廠、一個代工廠、一個模組廠和一個封測廠。
這種力度之下，國內碳化硅產能雖然基數低，但增速驚人。
日本富士經濟多年的跟蹤報告顯示，2023年全球碳化硅襯底市場，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，全球碳化硅襯底將有一半來自中國[5]。
除了小股部隊多線進攻的策略，碳化硅襯底的特點，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，主流碳化硅襯底仍然是6英寸。和“切”芯片的硅晶圓一樣，在芯片大小不變的情況下，襯底尺寸越大，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]。
數據來源：Wolfspeed
除了Wolfspeed，大部分海外廠商的6英寸產線建設成本還沒折舊完，只能讓財務一邊算賬，一邊向8英寸騰挪。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英寸產線。
2023年，全球範圍落地的12個8英寸項目中，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碳化硅平臺幾乎成了各家展臺標配。幾年時間裡，國內搭載800V碳化硅的電動車價格，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。
小米汽車發佈會上，三家新勢力的掌舵者神情複雜，但碳化硅廠商看着快十萬的大定數字，估計已經在夢裡笑醒了。
蔚小理：笑不出來
尾聲
1971年，23歲的斯皮爾伯格偶然讀到了《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”的評語後[8]，斯皮爾伯格把它改編成了電影，也就是其處女作《決鬥（Duel）》。
電影的劇情可以歸納爲“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，最終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，斯皮爾伯格也因此獲得執導《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，持續不斷的挑動着觀衆的緊張情緒。
電影《決鬥》，1971年
包括碳化硅在內，中國的很多產業有點像《決鬥》裡的那輛卡車，它看上去鏽跡斑斑、帶着拼接和模仿的痕跡，每一個零部件都有點年久失修，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] 碳化硅：爲電動車降本之前，先爲自己降本，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拆解來了解碳化硅SiC器件的未來需求，電力電子技術與新能源
[4] 2024年版《新一代功率器件&相關市場現狀和展望》報告，日本富士經濟
[5] SiC襯底持續突破“天花板”，全球8英寸晶圓廠將達11座，Trendforce集邦諮詢
[6] 造神者推倒神像：碳化硅的崛起和塌房，遠川科技評論
[7] 車企密集推新送助攻，碳化硅公司能否突破盈利大關？集微網
[8] 斯皮爾伯格的處女作，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：全球碳化硅襯底龍頭，新能源車驅動中期成長，中信證券
[11] 小米SU7之碳化硅用量，半導體產業網
編輯：李墨天
視覺設計：疏睿
製圖：疏睿
責任編輯：李墨天
封面圖片來自ShotDeck