節能一直是芯片產業一個重要的命題，特斯拉率先在電動車中采用碳化硅芯片，促使芯片產業將芯片材料由硅轉向碳化硅，更好地滿足市場需求。以下為文章摘要：數十年來，憑借地殼中含量豐富、易于制造的優勢，硅一直是芯片的材料。但電動車對更高能源效率的追求，在蠶食硅在芯片產業的主導地位。

　　特斯拉則是芯片產業放棄硅的催化劑。特斯拉在 Model 3 中采用了碳化硅芯片，成為第一個吃螃蟹者。此舉提升了碳化硅在電動車供應鏈中的地位，對芯片產業產生了很大影響。日本芯片廠商羅姆首席戰略官 Kazuhide Ino 說，“芯片廠商已經共同打造了碳化硅市場，現在到了彼此競爭的階段。”

　　碳化硅由硅和碳兩種元素組成，由于化學鍵比硅更強，其硬度排在第三位。碳化硅的加工要求更先進的技術，但穩定性和其他屬性，使得其能耗比硅芯片低逾 50%。碳化硅芯片散熱性能還很好，有助于縮小電動車中關鍵零部件逆變器的尺寸。日本名古屋大學教授 Masayoshi Yamamoto 表示，“Model 3 的空氣阻力系數與賽車一樣低，尺寸更小的逆變器，是它能采用流線性設計的前提。”

　　Model 3 逆變器中的碳化硅芯片

　　特斯拉此舉“驚醒”了芯片產業。6 月份，德國英飛凌推出了一款電動車逆變器用碳化硅模塊。英飛凌日本分部一名管理人員說，“碳化硅應用范圍護套的時間早于我們的預期。”現代汽車將在新一代電動車中使用英飛凌的碳化硅芯片。據稱，與硅芯片相比，碳化硅芯片可以使電動車續航里程提高5%。

　　法國市場研究公司 Yole Developpement 預測，2026 年碳化硅能源芯片市場將比 2020 年增長 6 倍，達到 44.8 億美元。

　　Yamamoto 稱，碳化硅和硅的價格差在不斷縮小，量產和其他因素，使得兩者的價格差由 5 年前的約 10 倍收窄至 2 倍。部分供應商開始生產尺寸更大的碳化硅晶圓，將進一步縮小兩者的價格差。

　　羅姆一直是這一領域的領頭羊，2010 年量產了世界上第一款碳化硅芯片。2009 年收購德國 SiCrystal，使得羅姆具有完整的碳化硅芯片生產線。羅姆的目標是 2025 年占領 30% 的全球碳化硅芯片市場，最近，它在日本的一條生產線投產，這是其將產能提高 5 倍計劃的一部分。羅姆表示，多款即將推出的電動車都將采用其碳化硅芯片。它還與吉利簽訂了協議。

　　碳化硅芯片市場的快速發展

　　硅并非是第一種芯片材料。自 1947 年問世后，半導體材料一直是鍺。隨著半導體產業發展壯大，鍺在 1960 年代被硅取而代之。可能取代硅的并非只有碳化硅。氮化鎵有潛力將芯片能耗降低約 90%。雖然氮化鎵芯片被應用在一些領域，例如充電設備，但由于主要與包括硅在內的其他材料聯合使用，其潛力尚未完全展現出來。

　　現有芯片性能已逼近極限，是芯片產業尋求其他材料的一大原因。芯片制造工藝已發展到 5 納米，摩爾定律面臨前所未有的挑戰。

　　節能也在推動芯片材料領域的創新。沒有能源使用效率的提升，電動汽車的普及、數據中心的增多和數字經濟其他領域的發展，將使電能供應捉襟見肘。

　　鉆石被一些業內人士稱作終極半導體，可能改變芯片產業的游戲規則，只是與硅相比，它的成本太高了。日本 Adamant Namiki Precision Jewel 開發出了利用鉆石生產能源芯片的技術。從理論上說，鉆石芯片能耗可以低至硅的五萬分之一。但是，降低鉆石芯片成本是一個關鍵難題，目前其價格是硅芯片的數千倍。

　　鑒于半導體對國家安全和經濟競爭力的重要性，中國、美國和歐洲均在大力支持新芯片材料的研發。硅和鋼鐵“塑造”了 20 世紀，新一代半導體材料似乎將成為未來數十年國際競爭的主要領域。
　　（邯鄲小程序開發）