电动汽车推动芯片产业放弃硅片。特斯拉为什么是先锋？

　　尺寸更小的逆变器，使得Model 3能采用流线型设计，幕后英雄则是碳化硅芯片
　　9月6日，外媒今日发表文章称，节能一直是芯片行业的重要命题。特斯拉率先在电动汽车中采用碳化硅芯片，促使芯片行业将芯片材料从硅转向更好的碳化硅。以满足市场需求。以下是文章的摘要：
　　几十年来，由于硅在地壳中含量丰富且易于制造，因此一直是芯片的材料。然而，电动汽车对更高能效的追求正在削弱硅在芯片行业的主导地位。
　　特斯拉是芯片行业放弃硅的催化剂。特斯拉在 Model 3 中使用了碳化硅芯片，成为第一个吃螃蟹的人。此举提升了碳化硅在电动汽车供应链中的地位，对芯片行业产生了很大影响。日本芯片制造商 Roma 首席战略官 Kazuhide Ino 表示，＂芯片制造商共同构建了碳化硅市场，现在处于相互竞争的阶段。＂
　　碳化硅由两种元素组成：硅和碳。因为化学键比硅强，所以它的硬度排名第三。碳化硅的加工需要更先进的技术，但其稳定性等特性使其能耗比硅片低50%以上。碳化硅芯片的散热性能也非常好，有助于减小逆变器的尺寸，逆变器是电动汽车的关键部件。日本名古屋大学教授山本正义表示，＂Model 3 的空气阻力系数与赛车一样低，更小的逆变器是其采用线性设计的前提。＂
　　Model 3逆变器中的碳化硅芯片
　　特斯拉此举＂惊醒＂了芯片产业。6月份，德国英飞凌推出了一款电动车逆变器用碳化硅模块。英飞凌日本分部一名管理人员说，＂碳化硅应用范围护套的时间早于我们的预期。＂现代汽车将在新一代电动车中使用英飞凌的碳化硅芯片。据称，与硅芯片相比，碳化硅芯片可以使电动车续航里程提高5%。
　　法国市场研究公司Yole Developpement预测，2026年碳化硅能源芯片市场将比2020年增长6倍，达到44.8亿美元。
　　Yamamoto称，碳化硅和硅的价格差在不断缩小，量产和其他因素，使得两者的价格差由5年前的约10倍收窄至2倍。部分供应商开始生产尺寸更大的碳化硅晶圆，将进一步缩小两者的价格差。
　　罗姆一直是这一领域的领头羊，2010年量产了世界上第一款碳化硅芯片。2009年收购德国SiCrystal，使得罗姆具有完整的碳化硅芯片生产线。罗姆的目标是2025年占领30%的全球碳化硅芯片市场，最近，它在日本的一条生产线投产，这是其将产能提高5倍计划的一部分。罗姆表示，多款即将推出的电动车都将采用其碳化硅芯片。它还与吉利签订了协议。
　　碳化硅芯片市场的快速发展
　　硅并不是第一种芯片材料。自 1947 年问世以来，半导体材料一直是锗。随着半导体工业的发展，锗在 1960 年代被硅取代。可能取代硅的不仅是碳化硅。氮化镓具有将芯片能耗降低约 90% 的潜力。 GaN芯片虽然用于充电设备等一些领域，但由于与包括硅在内的其他材料结合使用，其潜力尚未得到充分发挥。
　　现有芯片的性能接近极限，这也是芯片行业寻求其他材料的一个重要原因。芯片制造工艺发展到5纳米，摩尔定律面临前所未有的挑战。
　　节能也在推动芯片材料领域的创新。如果不提高能效，电动汽车的普及、数据中心的增加以及数字经济其他领域的发展都会拉长电能的供给。
　　钻石被一些业内人士称为终极半导体，它可能会改变芯片行业的游戏规则，但与硅相比，它的成本太高了。日本的 Adamant Namiki Precision Jewel 开发了一种使用钻石生产能量芯片的技术。理论上，金刚石芯片的能耗可以低至硅的千分之一。然而，降低金刚石芯片的成本是一个关键问题，其价格目前是硅芯片的数千倍。
　　鉴于半导体对国家安全和经济竞争力的重要性，中国、美国和欧洲都在大力支持新型芯片材料的研发。硅和钢＂塑造＂了20世纪，新一代半导体材料似乎是未来几十年国际竞争的主要领域。