最近關(guān)于特斯拉有兩條新聞,一條屬于社會(huì)新聞,大家估計(jì)都知道:馬斯克來了中國,見了很多大佬,還去了上??疾炝松虾5奶厮估S,視察了新款毛豆3的進(jìn)度。而另一條行業(yè)新聞,大家則可能不太熟悉,但同樣很勁爆:特斯拉在不久前的投資者電話會(huì)議上宣布,未來要減少對(duì)SiC碳化硅材料功率模塊的應(yīng)用,同時(shí)還透露,會(huì)在接下來的特斯拉產(chǎn)品中,逐漸減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)中稀土材料的使用,最終做到無稀土電機(jī)。
在投資市場上,這兩個(gè)消息一出來,影響非常劇烈。美國、澳大利亞、英國和我國的碳化硅相關(guān)股票和碳化硅概念股統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)聲下跌。同時(shí),我國幾家大的稀土企業(yè)(央企)都出現(xiàn)了明顯的股價(jià)下跌。當(dāng)然到現(xiàn)在我們看到的是,碳化硅的實(shí)業(yè)股已經(jīng)漲回來了,概念股還在低位,而稀土股在應(yīng)聲下跌后的沒多久又漲回去了。
作為普通百姓,我們更關(guān)注的還是這兩件事本身:碳化硅芯片是啥?特斯拉為啥要減少使用?為什么要減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)中的稀土?做無稀土電機(jī)有多難?以及可能是最關(guān)鍵的問題:特斯拉,是不是在加速擺脫對(duì)中國產(chǎn)業(yè)的依賴?
大家可能有所不知的是,如今在大力“去碳化硅”的特斯拉,其實(shí)就是碳化硅一開始最大的支持者和最大的宣傳者。但這碳化硅到底是個(gè)啥?這玩意全名碳化硅功率模塊芯片,簡單來說,這是一塊比成年人的拇指甲大不了多少的芯片,但別看它小,它是純電動(dòng)車三電系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)中,最核心的東西。
功率模塊芯片的作用其實(shí)很簡單:交直流轉(zhuǎn)換。但它卻決定了一臺(tái)車整個(gè)核心電氣系統(tǒng)所有性能。它為什么重要?首先,純電車用的是交流同步電機(jī)(這也是你聽不到電機(jī)的VVVF調(diào)頻音的原因),用的是交流電,而電車的電池提供的是直流電。這里需要功率模塊芯片進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換的效率直接決定著電機(jī)能實(shí)際從電池獲得多少電(交直流轉(zhuǎn)換有損耗率),也能直接決定著電機(jī)使用電池提供的電的效率。簡單地說,功率模塊芯片直接控制著一臺(tái)車的電耗和性能兩個(gè)最重要的指標(biāo)。
另外一點(diǎn),目前的所有充電樁都是交流電,但電池只能接受直流電,這里也需要功率模塊進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換。這個(gè)轉(zhuǎn)換的效率,直接決定著一臺(tái)車的充電速度。所以如果你看到一臺(tái)車,明明三電系統(tǒng)看著數(shù)據(jù)都很棒,但電耗出奇的高,性能也不大行,充電速度還比別人慢,這極有可能就是功率模塊芯片的鍋。
所以大家知道功率模塊對(duì)于電車有多重要了吧?聰明的你一定從上文也能知道,功率模塊芯片的關(guān)鍵在于交直流轉(zhuǎn)換效率。這,就是碳化硅一開始被特斯拉造神,現(xiàn)在被整個(gè)行業(yè)追捧的原因了。
功率模塊芯片是一塊半導(dǎo)體芯片,它處于長期高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)下,半導(dǎo)體芯片在長時(shí)間高負(fù)荷狀態(tài)下,一定會(huì)產(chǎn)生高溫,而溫度過高會(huì)觸發(fā)芯片內(nèi)部的保護(hù)機(jī)制,會(huì)強(qiáng)制降低芯片運(yùn)算速度,直接導(dǎo)致功率模塊芯片的交直流轉(zhuǎn)換效率劇烈下跌,甚至可能會(huì)出大事(例如把未完全濾波的交流電輸入給電池,可能會(huì)引發(fā)電池?zé)崾Э兀?。所以你看到這兒也能看出來了,功率模塊芯片最重要的,是要保證它的溫度別太高。
傳統(tǒng)的IGBT屬于硅基芯片,這種東西跟我們手機(jī)電腦上的CPU一樣,都是很容易發(fā)熱,而且熱耐受度不高的。2018年,特斯拉從當(dāng)時(shí)風(fēng)靡全球飾品領(lǐng)域,被很多妹子深惡痛絕的“假鉆石”中,看到了假鉆石的原料---莫桑石對(duì)于超高溫的強(qiáng)大耐受力。因?yàn)槟J茏龀杉巽@石,就是通過極高溫激光切割來的,普通的高溫對(duì)于這種材料根本不能動(dòng)其分毫。
通過非常復(fù)雜的工藝,一家名為CREE(現(xiàn)在叫Wolfspeed)的公司,成功地以莫桑石為原料,打造出了第一種可以大規(guī)模量產(chǎn)的SiC碳化硅基底的功率模塊芯片。這種芯片相比起硅基的IGBT芯片,溫度耐受力高達(dá)5-8倍,能在非常高溫的環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定工作。而純電車功率模塊芯片的工作環(huán)境,正好就相當(dāng)惡劣(主要是溫度高)。
最關(guān)鍵的是,以前為了給IGBT芯片散熱,車企必須做一個(gè)龐大的,成本高昂的液冷散熱模塊,但有了碳化硅芯片,散熱系統(tǒng)的成本可以直接省一大截,對(duì)于“成本控制之王”的特斯拉來說,當(dāng)然就有了大力上馬,大力推廣碳化硅芯片的動(dòng)力了。
在特斯拉之后,國內(nèi)的車企們也紛紛大手筆入局碳化硅市場。直到現(xiàn)在,中國已經(jīng)是全球規(guī)模最大的碳化硅市場,無論是技術(shù)還是產(chǎn)量上都是全球第一,遙遙領(lǐng)先于第二的美國。美國之所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后,其實(shí)不是技術(shù)問題,是美國自己的產(chǎn)業(yè)空心化,導(dǎo)致空有技術(shù)但造不出來,技術(shù)沒法迭代的關(guān)鍵原因。
看到這你可能要說了,那特斯拉現(xiàn)在要減少碳化硅芯片的使用,就是跟中國“脫鉤”唄!馬斯克狼子野心!話不能這么說,其實(shí)特斯拉現(xiàn)在親手把當(dāng)年自己“造得神”給趕下神壇,跟中國沒啥關(guān)系,跟碳化硅芯片本身的技術(shù)開發(fā)難度有關(guān)系。
碳化硅芯片有個(gè)很大的技術(shù)難題:長晶時(shí)間太慢、屬性太脆。前者導(dǎo)致了碳化硅本身需要比硅基芯片長得多的時(shí)間才能長出來,才能長好。而后者則導(dǎo)致了,在碳化硅芯片的整個(gè)制造過程中,無論是光刻、切割等各工序,稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致碳化硅晶體折斷,整個(gè)芯片只能報(bào)廢掉。換句話說,無論是美國中國還是其他國家,到現(xiàn)在都沒辦法解決碳化硅芯片的良率問題。
良率低,直接導(dǎo)致成本高。這對(duì)于單品牌出貨量相對(duì)還不大,或者是產(chǎn)品線足夠長,SKU足夠多的車企來說(例如比亞迪,就是典型的SKU很多的例子)倒沒啥,但對(duì)于特斯拉這種出貨量大,而且SKU極少的車企(特斯拉現(xiàn)在出貨的SKU滿打滿算就5個(gè))來說就要了親命了。更關(guān)鍵是,特斯拉的老大,還是一個(gè)視高成本為“一生之?dāng)场钡娜?,這家公司削減腦袋都在想著降低成本,哪可能接受一個(gè)功率模塊芯片,批量出貨價(jià)格像坐了自家SpaceX火箭一樣年年暴漲?
所以特斯拉砍碳化硅是必然的。至于換回IGBT芯片后可能產(chǎn)生的散熱問題,特斯拉也已經(jīng)表示,正在開發(fā)一種成本低的,又能滿足IGBT芯片散熱的低成本散熱系統(tǒng)。
說完了功率模塊,接下來說說電機(jī),這是一個(gè)更多人不知道的領(lǐng)域。我們前面說到,特斯拉打算在以后的時(shí)間里不斷減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)的稀土使用,最終達(dá)到完全不使用稀土。而目前全球稀土,基本上是中國處于壟斷性地位,特斯拉這個(gè)表態(tài)出來很容易就會(huì)讓人覺得,這是不是特斯拉在減少對(duì)中國稀土產(chǎn)業(yè)鏈的依賴,打算做某種程度的“脫鉤”?
脫不脫鉤,我們作為汽車媒體不便評(píng)述,但特斯拉在驅(qū)動(dòng)電機(jī)上減少,最終完全不使用稀土,的的確確就是在減少對(duì)中國稀土的依賴。大家可能不知道稀土材料對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)來說有多重要。我們都知道稀土很重要,但你可能不知道的是,稀土之所以重要,是它們能提供其他天然材料和所有人工合成材料都無法匹敵的物理特性。
例如某些稀土能提供強(qiáng)到離譜的電子遷移率,這對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)做先進(jìn)雷達(dá),先進(jìn)的導(dǎo)彈,乃至高超音速導(dǎo)彈都很有幫助。而另一些稀土能提供非常大的電流通過能力,這就使得用了這些稀土的驅(qū)動(dòng)電機(jī),能在體型更小重量更輕的前提下,能實(shí)現(xiàn)輸出功率更大,發(fā)熱量更低。現(xiàn)在大家在很多國產(chǎn)新車上看到的那些什么“多合一電機(jī)”,其實(shí)都有一個(gè)條件,那就是電機(jī)本身要足夠小,怎么能保持大功率,甚至做更大功率的前提下還能縮小電機(jī)體積呢?就得用更多的稀土。
特斯拉這條消息同時(shí)提到一個(gè)消息,減少稀土的決定,會(huì)被應(yīng)用于中國以外的市場,換句話說,特斯拉在中國國內(nèi)制造的車,仍然會(huì)用稀土電機(jī)。而目前中國稀土仍然在不斷出口,且價(jià)格穩(wěn)定,沒有上調(diào)價(jià)格的趨勢。
實(shí)際上,對(duì)于目前這兩條消息,我們判斷特斯拉還是根據(jù)成本控制來作出的戰(zhàn)略性決策。這種決策不是戰(zhàn)術(shù)性質(zhì)的,不是短期的,很可能是一個(gè)長期政策。而至于特斯拉這兩個(gè)舉動(dòng)會(huì)不會(huì)對(duì)國內(nèi)的電車企業(yè)有什么影響,我們的看法是不會(huì)。
無論是碳化硅芯片還是稀土電機(jī),這都是我國有實(shí)業(yè)優(yōu)勢的領(lǐng)域,對(duì)于這兩個(gè)方面沒有優(yōu)勢的特斯拉來說,這些是不可控變量,需要規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。但對(duì)于我國的車企們來說,其實(shí)環(huán)境要比特斯拉更優(yōu)秀許多。