微博小米汽车卖力宣传的碳化硅，被特斯拉抛弃？
作 者 | T800
小米汽车一再卖力宣传碳化硅将成为新能源车标配，让这一项技术被大众聚焦。
此前，智己借势营销被小米汽车“穷追猛打”，反而大力宣传了“小米 SU7 Max 前后电机均为碳化硅”。因智己标错参数，小米汽车产品经理在线辟谣称：“小米SU7全系全域碳化硅，不仅前后电驱都是碳化硅，就连车载充电机(OBC)和热管理系统的压缩机都用了碳化硅。”
随着两家车企“拉扯”的回合越多，业内对碳化硅的关注度越来越多。甚至引发了投资者的聚焦。就在事件发酵次日，有投资者在投资问答平台询问相关产业链公司：“贵司的碳化硅生产设备以及碳化硅产品有应用在小米汽车上吗？”这一次，在舆论上沉寂已久的碳化硅，再次被推上了市场关注的焦点。
碳化硅到底是什么鬼？对新能源车来说又是什么黑科技？
01 小米汽车的隐藏“黑科技”
小米汽车执着强调“全系全域碳化硅”的理念，不禁让人好奇：碳化硅在这场新能源汽车盛宴中究竟扮演着何种独特的角色？
小米SU7堪称碳化硅技术的集大成者。据公开资料显示，其内部的SiC MOSFET元件无处不在。无论是主驱、车载电源、热管理模块，还是充电网络，均搭载了碳化硅芯片。单电机版本的小米SU7大约嵌入了64颗SiC芯片，主驱部分约36颗，OBC约14颗，高压DC-DC转换器约8颗，空压机电控约6颗；而在双电机版本中，这一数字更是翻倍至112颗，各部分分布更为密集。值得注意的是，这还未计算充电桩和PTC等其他应用场景。
小米汽车选用的碳化硅功率器件供应商，主要来自行业巨头联合电子和英飞凌。随着碳化硅成功“登车”，一种新的行业共识悄然形成：一旦车型采用碳化硅功率器件，就如同为其贴上了高性能、高端的专属标签。这类车型的价格也随之水涨船高，触及30万元乃至百万元级别，甚至一些正在研发中的高端车型，都将至少配备一套碳化硅动力平台作为重要备选方案。
小米SU7性能被热捧，这一切的背后，碳化硅何以能赋予新能源汽车这般强大的赋能效果？
碳化硅的故事始于一个多世纪前的1905年。当年，诺贝尔奖得主亨利·莫桑将其在1893年发现的天然碳化硅命名为莫桑石，其纯净成分正是100% SiC（碳化硅）。自此，莫桑石开始步入宝石市场，成为钻石的理想替代品。
然而，真正让碳化硅走向电子材料舞台中心的转折点出现在1955年，LELY提出了高质量碳化硅生长方法；1987年，科锐（现更名为Wolfspeed）制造出全球首个商用碳化硅衬底，并应用于LED领域；2001年，英飞凌和科锐（Wolfspeed）分别推出了首例小型碳化硅肖特基二极管；再到2011年，科锐发布了首款商用碳化硅功率MOSFET，碳化硅逐步完成了从默默无闻到万众瞩目的华丽转身。
在新能源电动汽车这个风口中，碳化硅凭借自身优势，从配角一跃成为各大车企争相追逐的珍贵资源。
而真正推动碳化硅走上巅峰的关键人物，非马斯克莫属。2018年，面临控制特斯拉生产成本挑战的马斯克，毅然决然地选择了碳化硅路线，尽管成本高昂，在Model 3主逆变器中大胆采用了由意法半导体制造的24个碳化硅(SiC)MOSFET功率模块。
事实证明，相比于传统的IGBT模块，SiC芯片能在逆变器中实现5%-8%的效率提升，将逆变器的效率从82%一举提升至90%。同时，SiC器件在高温环境下的稳定性和持久性更为出色，即使温度高达200度，仍能保持正常功率输出，确保长时间的高效运行。根据Wolfspeed的数据，在逆变器中采用SiC器件后，不仅能有效缩小整体体积、减轻重量、降低成本，还能在车辆续航能力上提升5%-10%。
尤其是在800V高压技术的推动下，碳化硅在新能源电动汽车行业中开启了新的篇章。
02 特斯拉率先热炒碳化硅
2016年，特斯拉向世界投掷了一枚震撼弹——Model 3横空出世，以其低于40000美元的价格，续航能力却直逼旗舰车型Model S的90%，令业界惊叹不已。
然而，真正引发同行竞相探究的秘密武器，并非显眼的外观设计或车身配置，而是隐藏在电驱系统心脏部位的48颗神秘芯片——碳化硅MOSFET功率芯片。
在电动车的世界里，动力电池输出的是直流电，而电机运转则依赖交流电，因此，逆变器担当重任，完成这至关重要的电能形态转变。这一过程中的转换效率，直接影响着电动车的续航里程。特斯拉大胆摒弃传统硅基IGBT，转而拥抱碳化硅MOSFET，宛如一次革命性的尝试。据权威数据，搭载碳化硅MOSFET的电动车续航力可较硅基IGBT版本提高5%-10%，损耗锐减75%，整体系统效率更是提升了5个百分点。
硅基IGBT尽管一度是主流选择，却因其较低的转换效率及显著的发热问题成为制约性能的瓶颈，厂商往往还需投入高昂成本去构建高效的冷却系统[1]。相比之下，碳化硅MOSFET宛如一颗璀璨的新星，凭借小巧的体积、极低的发热以及卓越的热导率脱颖而出。即使其材料成本约为硅材料的5至6倍，但由于它能让冷却系统和电池尺寸双双瘦身，最终竟实现了整体成本的大幅削减，生动演绎了一场“材质优势胜过工艺努力”的经济法则。
经过精密计算，虽然碳化硅MOSFET相较于硅基IGBT单体成本增长约1500元人民币，但在整车上却能节省接近2000元的成本。在相同续航里程下，采用碳化硅技术甚至能为一辆电动车削减高达750美元的电池成本。
特斯拉的这次革新，犹如一石激起千层浪，引领了碳化硅从小众走向主流。当特斯拉Model 3率先启用碳化硅MOSFET之后，原本籍籍无名的Wolfspeed（前身为CREE）瞬间跃升为全球碳化硅领域的霸主，2020年，其在汽车所需的导电型碳化硅市场份额便占据了惊人的60%。
目睹特斯拉的成功实践，众多国内新能源车企不甘落后，相继加入这场技术升级的浪潮。比亚迪在其高端车型“汉”的电机控制器中首度引入碳化硅功率模块，蔚来紧随其后，在2021年发布的ET7中采用碳化硅材料，而到了2022年，小鹏G9亦搭载了碳化硅电驱动平台。
时间来到2023年，仰望与理想纷纷宣告进军800V快充市场，再次引爆碳化硅市场的热情。理想自主研发了800V高压平台和5C电池，而仰望则推出了以四电机独立驱动为核心的易四方平台，全系车型均标配碳化硅电控，最高效率高达99.5%。
然而，随着碳化硅需求暴增，价格也随之水涨船高，原本助力车企降低成本的利器似乎逐渐变成了成本压力。此时，特斯拉CEO马斯克在中国车企全力扩产之际，仿佛听到了市场的一记警钟。
他在2023年投资者日上做出了一个令人瞠目的决定：宣布将在每辆特斯拉汽车上减少75%的碳化硅用量，以此回应业界对碳化硅产能争夺战的挑战。
03 被打入冷宫或因成本？
碳化硅（SiC）曾一度备受瞩目它迅速崛起，成为业界焦点，但是又迅速被特斯拉打入冷宫。
BelGaN BV的掌舵人周贞宏曾在回忆起2015至2016年的投资历程时感慨：“那时投身碳化硅领域的我们处境艰难，无人问津，也不知何时能迎来市场的爆发期。尽管碳化硅并非新兴事物，但早期的应用市场规模却极为有限。”
数据佐证了这一发展历程。2019年，全球SiC市场估值仅为5.41亿美元，而在庞大的全球半导体市场中占据约4123.07亿美元的份额，SiC所占的比例微乎其微。然而，转眼来到2021年后，碳化硅产业犹如破茧成蝶，众多厂商纷纷搭上了这趟高速列车，享受到碳化硅带来的丰厚红利。
以意法半导体为例，根据盖世汽车先前的报道，其2022年财报透露出一股强劲的增长势头，已拥有82家碳化硅客户，并在汽车和工业用碳化硅领域实现了7亿美元的营收，展望2023年更计划突破10亿美元的大关，其中2022年新增项目中的60%面向汽车客户。与此同时，国内企业东尼电子也在2022年迎来了业绩的井喷，年度净利润增长率高达199.28%至229.20%，盈利空间大幅度拓宽。
伴随着800V技术的强势崛起，2023年的碳化硅产业浪潮更加汹涌。截止上半年，全球范围内已经有40款搭载碳化硅技术的车型投入量产并开始交付，上半年全球碳化硅车型销量超过了120万辆。下半年，800V车型中的碳化硅车型渗透率逐月递增，从15%一路攀升至45%，全年国内上险的乘用车主驱碳化硅模块渗透率也达到了约10.7%。
正当碳化硅风光无限之时，曾经大力推崇并将其推向风口浪尖的特斯拉创始人马斯克，却宣布，特斯拉下一代车型大幅度减少75%的碳化硅晶体管使用量。此言一出，犹如石破天惊，震动了全球主要碳化硅供应商的股价市场。
当日，国外厂商如安森美半导体和意法半导体股价收盘下滑约2%，碳化硅芯片厂商Wolfspeed股价下跌7%；国内厂商中，天岳先进跌幅超过10%，东尼电子则惨遭跌停，天富能源、晶盛机电等个股亦遭遇较大跌幅。
马斯克之所以决定抛弃碳化硅，或因为碳化硅部件相对高昂的成本。对于当时正深陷价格竞争漩涡，力求控制成本的特斯拉来说，碳化硅的成本压力无疑是一道难以承受之重。
根据东吴证券的研究报告，特斯拉如果全面采用碳化硅，预计平均每两辆特斯拉纯电动汽车就需要一片6英寸SiC晶圆。按照年产100万辆Model 3/Y计算，特斯拉一年所需6英寸晶圆数量将超过50万片，而全球SiC晶圆总年产能仅在40万至60万片之间，这意味着特斯拉单个企业的需求量几乎能消耗掉全球现有的全部碳化硅产能。
此外，价格差距悬殊也是一个无法忽视的因素。据报道，当时一片SiC芯片的价格比传统硅芯片要高出大约十倍，特斯拉Model 3逆变器将功率器件从IGBT替换为碳化硅后，采购成本飙升近1500元。即使当前SiC售价有所降低，但相较于同等硅器件，SiC芯片的价格依然居高不下。
面对现实与未来的挑战，马斯克毅然决然地选择了一条更为务实的道路——逐步在特斯拉整车应用中减少碳化硅的用量，这一决定看似反转，实则是特斯拉在技术创新与成本效益平衡过程中的战略抉择，并非否定碳化硅是一个正确的技术路线。
