Tesla引爆全球SiC热潮 惟元件稳定度仍待市场验证

自2017年Tesla推出Model 3，驱动逆变器(Traction Inverter)部分舍弃传统绝缘栅双极晶体管(IGBT)、率先引入碳化矽(SiC) 金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，形同为全球SiC产业打了剂兴奋剂，启动全球第三类半导体新一波扩产潮。

就在Tesla后续其他车款都引入SiC MOSFET后，2022年4月Tesla在国内公告，召回生产日期在2019年初~2022年初生产Model 3约12.8万辆，召回主因为车辆的后电机逆变器功率半导体存在微小制造差异。

这将使部分车辆使用一段时间后，逆变器无法正常控制电流或故障；进而出现在停车时恐无法再启动，在行车时恐失去行驶动力，而间接发生碰撞等安全疑虑。所以，Tesla将透过空中下载(OTA)实施召回，以对车的后电机逆变器进行紧密监控，并及时对相关故障后逆变器免费更换。

针对此案，综合供应链看法来讨论，分别以OTA、设计、SiC三个重点陈述。

OTA能解决所有问题吗？

若为软件出问题，其实使用OTA再合理不过。但是，别被「软件定义硬件」这名词冲昏了头，以为OTA能解决所有问题。当下，至少不是整车都可以透过OTA来治百病，也不是每个联网的节点、都可以OTA。而该案启人疑窦的点就在Tesla同步释出的OTA解方。

供应链业者直言，若是硬件、如这类元件或材料等出了状况，再强的OTA都改变不了零件本质上的物理问题，这得进行实体的维修、更换。由于驱动逆变器归类在动力总成(Powertrain)五大汽车功能系统内。该系统常做的OTA升级，其实是电池管理(BMS)，这个节点多数掌控的就是锂电池的电力调节部分。

若从系统业者的视角来看，利用OTA来调整后驱逆变器，改善的机率不高。若BMS角度来看，Tesla极可能透过OTA让备存电池量能释放，让整车的运作较为平稳，必要时则进厂进行硬件的维修。这让市场臆测，该案可能除了SiC MOSFET有疑虑，可能连带电池都有涉入。

当然，不排除Tesla或许在汽车的结构设计上，有别于一般供应链业者的认知，毕竟除了Tesla本身外、外界难探得整个事件的全貌。上述是综合供应链不同业者观点所做整合，相关细节仍以Tesla公告内容为主。

从设计视角来看可靠度

从半导体业者立场来看，除重申OTA难以解决公告出示的内容问题外。其检视重点会以SiC元件、稳定度、制造运作等多面来评估，当然，若有可靠度问题，那势必得从头开始全面检视及改造。

业者指出，其实Tesla的SiC MOSFET，得回到2017年的时空背景，当时由Tesla要求供应商意法半导体(STM)为其「量身打造」，简单地说，从设计、封装的方式，采用的是Discrete(分离式元件)的小模块封装。小模块封装最大的优点就是有效率、又好用。

以Tesla的Model 3采三合一电驱动总成的方式，小模块可以更有弹性的搭配该设计，可以很快速因应不同要求的功率解决方案。而缺点就是，每个元件多少都有些微差异性、尤其是呈现出的电性不同，再加上安装上车后，所处不同位置、面临的温度甚至是电流也可能不同，在汽车行驶一段时间后，各元件差异性就会更为明显。

例如，某元件所处位置相对高温、出现问题的机率就比其他元件来得高。一个元件出了问题，却可能连带影响整车的运作。所以，从Model 3及其他款车陆续推出至今，随着时间推演，车内的某个小模块可能无法正常控制电流或故障。

值得注意的是，这也可能是当时的竞争对手「早预期可能会发生」的事。因为当时不少车厂更早规划引入，考量到SiC的料源取得不易、成本高，还有对系统稳定度似仍有不符合预期等问题。

在维修考量上，供应链业者认为，由于Tesla是三合一电驱动，基本上这些小模块嵌入其中，极可能牵一发动全身，所以，更动设计的大工程是不可能、因为成本太高；不过上述的情况推估供应商亦早有考量，因此得以提出解决方案来因应。

与之相对比的，即是英飞凌(Infineon)的HPD(HybridPack Drive)封装，这是英飞凌注册的名称，供应链业者指出，其他高比例SiC业者采类似的封装设计原理，只是各有不同名称。相较于Tesla采元件封装的小模块，HPD导入初期对汽车设计的挑战度相对高。

供应链业者坦言，其实市场也在观望，Tesla后续是否因此而将初始设计改朝换代。实际上各封装与设计，没有绝对的优劣势，但考量到不同的时空背景，当下的SiC产业相较于2017年前更为成熟、且具竞争力，有诱因让Tesla改变策略。

SiC发展进程踩煞车？

不可否认的是，Tesla率先将SiC MOSFET应用在Model 3，不但为SiC写下历史关键性的篇章，同时也为第三类半导体产业掀起万丈波澜。

首先，英飞凌是功率元件的龙头，尤其IGBT缔造的丰功伟业、让诸多竞争对手甚至看不到车尾灯，英飞凌对于第三类半导体扎根亦深，但意法半导体抢得Tesla的SiC先机，并搭上Model 3的销售不断创新高，竟成就了「弯道超车」。在这个时间点，车用SiC MOSFET仍以英飞凌、意法为主流供应。

其实诸多车厂早就嗅到第三类半导体发展趋势，如前述碍于料源、成本及稳定度等考量，使导入SiC MOSFET的时间一延再延。这当然也刺激其他IGBT或SiC业者敏感神经，或许最初它们对SiC MOSFET在电动车萌芽速度没有如此乐观，但当SiC MOSFET已成不可逆之举，也激起其他业者不得不加速追赶、以扳回一城。

其中，率先以其他方案取代的丰田(Toyota)最具代表性，即使被Telsa捷足先登，丰田仍在2022年积极导入。期间国内厂切入最为积极，包括比亚迪、蔚来等则快速跟进导入，主要是Tesla在国内电动车市场具领头羊效应。

其他主流品牌车当然也积极规划导入、甚至率先启动绑料。毕竟SiC供应链的发展仍未成熟，对销售量体大的主流车来说，断料是无法容忍的，所以会在SiC产业供给无虑后，才会大幅导入。

其中最具代表性的案例，以2019年德国大众汽车集团(Volkswagen Group)的「未来汽车供应发展计划」(Future Automotive Supply Tracks；FAST)中，将SiC龙头Wolfspeed(当时名为Cree)作为其SiC的独家合作夥伴。

截至目前，Wolfspeed是全球SiC全产业链做得最完整的，尤以SiC基板竞争力最为显着，包括一线供应商(Tier 1)例如德尔福(Delphi)、采埃孚(ZF)集团等；车用SiC芯片及器件厂，如英飞凌、意法等以不同形式与其缔结合作关系。近期Wolfspeed的SiC MOSFET也成功被美国新创Lucid Motors采用。

最后，是促其他产业需求加速浮现。5G、AIoT、未来车、新能源产业等新兴产业，多数造就大电流、高电压、高频的严苛环境，为第三类半导体创造极大的发挥舞台，Tesla将SiC推上风口浪尖。也让其他产业担心未来若抢料不成，恐影响发展，各产业也加速导入，近年来，包括工业、航太、国防及能源领域都有显着的成长。

只是，Tesla这起召回案，是否让市场对SiC发展顺畅度产生质疑？进而让上述SiC供需快速成长的运作暗踩煞车？业者方面则指出，目前看来热度似乎不减。

Tesla确实有领头效应，不过主流车厂及所属的供应商都有自己的规划，并不是依照Tesla的方案依样画葫芦，所以，反而可能会加速自有解决方案的问世，以提升竞争力。

责任编辑：朱原弘