[研报PDF] 半导体:从“第一性原理”出发,解读特斯拉减少碳化硅用量

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  特斯拉投资者说明会在3月1日举行,会上表示,为了实现更具规模化的新能源汽车生产,特斯拉的下一代驱动单元将减少75%的碳化硅(75%reduction in silicon carbide),作为合计降低1000美金成本的手段之一。

  碳化硅芯片面积减少是技术发展的结果,利于降低成本

  碳化硅器件制造成本中,约47%为衬底材料,从马斯克“第一性原理”出发,减少碳化硅用量最根本的方法为减少碳化硅芯片面积。

  基于工艺的进步和设计的优化,SiCMOSFET性能逐代提升,单位导通电阻值需要的芯片面积将越来越小。比导通电阻值(Ron,sp)是评价单极型功率器件性能的重要指标,其物理意义为器件导通电阻乘以芯片有源区(有效导通区域)面积,数值越小表示技术水平越高,即相同导通电阻值产品所需的芯片面积越小。

  据特斯拉碳化硅器件供应商意法半导体,2014至2022年,意法的SiCMOSFET已选代至第四代,较第一代产品的面积减少约80%,并且,意法正在设计沟槽栅SiCMOSFET,沟槽栅设计能够进一步降低碳化硅芯片导通电阻,从而能以更小尺寸的芯片达到相同的使用能效。

  特斯拉的动力工程副总ColinCampbell在投资者会议也表示,碳化硅晶圆尺寸能变得更小,从而降低更多成本。(“Thesiliconcarbidewaferthat' s inside those packages can be much smaller. And siliconcarbide is an amazing semiconductor but it' s also expensive andit' sreally hard toscale. So using less ofitisa big win for us )。该说法也指向碳化硅芯片面积的减少

  降本将促进行业总量增长,碳化硅仍是大势所趋

  从碳化硅芯片端分析,特斯拉所述的“75%碳化硅用量减少”能够通过使用更小的芯片实现,并且芯片面积减少是碳化硅芯片的行业发展规律。我们认为,特斯拉的表述偏中性,即陈述碳化硅成本高,需要通过减少碳化硅用量实现降本的事实。目前碳化硅在新能源的应用尚未普及,主要原因为成本过高。碳化硅芯片面积的减少能够降低成本,带动碳化硅的规模化应用,对行业的长期发展起到促进作用。行业头部公司的近期也表达出乐观的远期规划,安森美有望在2023年交付10亿美元,而公司现在在2023年至2025年期间获得承诺的碳化硅收入超过45亿美元;英飞凌表示,到2027年,英飞凌的Sic制造能力将比2022年增长十倍:相干公司表示,公司继续打充碳化硅衬底和外延产能,公司35%-50%的资本开支将用于碳化硅

  风险提示:新能源车销量不及预期、国内芯片设计、制造端遭遇技术瓶颈、产能建设不及预期、竞争加剧的风险

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