從 Giga 1 到 Giga 3，特斯拉超級工廠的高速迭代_風聞

自 1 月 17 日奠基以來，特斯拉上海超級工廠 Giga 3 以日新月異的速度拔地而起；很多人好奇，為什麼上海要以土地、政策資源傾斜來爭取特斯拉獨資的工廠？上海超級工廠的職能是什麼？為什麼工廠還會「迭代」？

我們梳理了自 2013 年以來特斯拉在內華達州建設超級工廠 Giga 1 的設計理念和建設進展，嘗試就上述問題給出答案。

Giga 1：可複製、快速迭代、可擴展的巨型機器

Elon Musk 最早公開籌建特斯拉超級工廠 Giga 1 的想法是在 2013 年。2013 年 11 月，Elon 告訴分析師，為了確保 Model S 和即將發佈的 SUV Model X 以及特斯拉第三代車型（Model 3 尚未確定產品名稱）有穩定的電池供應，他正在設想「一個真正巨大的設施，一個產能與全球鋰電池生產規模相當的工廠」（a really giant facility,comparable to all lithium-ion production in the world in one factory.）。

當時特斯拉 Model S 的產能只有 550 輛/周，但特斯拉在提交給 SEC 的文件中指出：限制我們的不是市場需求，供應商的電芯供應是限制我們產能爬坡的關鍵因素。

這裏的供應商説的就是松下。實際上早在 2011 年，特斯拉就和松下簽訂了總計 6.4 億顆 18650 電芯的供應協議。到了 2013 年 10 月，雙方續簽協議將供應量提升到了 18 億顆，規模增加 200%。

當然，18 億也只是權宜之計，Giga 1 已經在路上了。

2014 年 7 月 31 日，在對北美和亞洲大約 100 個區域進行綜合考察後，特斯拉最終與松下達成歷史性合作，在美國內華達州建設超級工廠 Giga 1。

根據協議，特斯拉負責籌備、提供和管理土地、建築和公用事業。松下負責生產和供應圓柱形電芯，並在雙方批准的基礎上投資設備、機械和其他製造工具，特斯拉將基於電芯和其他組件來製造電池模組和 Pack。 

Giga 1 由特斯拉管理，松下的定位是特斯拉鋰電池的主要合作伙伴。松下將佔據工廠生產面積的一半，而特斯拉的模組和與 Pack 組裝產線相關的關鍵供應商將佔據這個垂直整合的工業綜合體的另一半。 

特斯拉 CTO JB Straubel 表示，Giga 1 代表了大規模電池生產方式的根本性變革，Giga 1 不僅能夠滿足 Model 3 的電池需求，還為更廣泛的各種儲能應用成本的降低創造了條件。 

JB Straubel 在 Giga 1

特斯拉在公告中指出，電池成本的降低將通過製造過程的優化來實現，而這一優化是當前任何電池製造商都不具備的規模經濟驅動的。 

進一步降低成本的方法是：針對汽車使用場景重新設計優化電芯的規格和性能，通過供應商進駐工廠，消除包裝、運輸和關税以及庫存調度成本，並在公用事業和運營費用低廉的工廠進行製造。 

也就是説，早在 2014 年工廠籌建之初，Elon 和 JB Straubel 就在籌備 2170 電池的研發了。 

雖然和松下的聯合建設合同 7 月 31日才簽訂，但特斯拉的施工團隊早在 6 月就開進了內華達州 Spark 郊區。下面是最早的施工照片。 

2017 年 1 月 4 日，特斯拉在 Giga 1 召開了 Tesla Gigafactory 1 投資者日，Elon 向投資人介紹了關於 Giga 1 的設計理念和建設進展。 

Giga 1 是全球領先的電池生產設備（注意這個表述，Giga 1 不是工廠，而是生產設備）。**能在保持高產能和高效率的同時實現每 GWh 最低的設備資本投入和每 kWh 電池最低的製造成本支出。**Giga 1 將生產電芯、電池組、儲能產品和汽車零部件。 

二期工程建設完成後，**Giga 1 電芯產能將達到 35 GWh/年，電池 Pack 產能達到 50 GWh/年，超過 2013 年全球所有其他動力電池供應商的總產能之和。**支撐特斯拉 50 萬輛汽車和儲能產品的電池需求。 

特斯拉對 Giga 1的設計理念闡述讓人印象深刻。 

作為一款單一的產品，Giga 1 被設計為一個高度自動化的、集成的系統未來將在世界各地複製；Giga 1 設計高度靈活，可適應能源存儲化學品和組件的迭代；Giga 1 是可擴展的，支持隨着需求的增長進一步追加設備資本投入推動產能增長。

模塊化快速迭代

捕捉關鍵詞：可複製、快速迭代、可擴展。最重要的是，特斯拉將 Giga 1 視為一款產品。在 2017 年特斯拉財報會議上，Elon 和 JB Straubel 更詳細地解釋了「以產品思維打造工廠」的重要性。

最根本的差異化在於真正把工廠當作一款產品，一款相當垂直整合的產品去打造。把工廠建設中遇到的問題更多地看成工程或技術挑戰去解決。

那麼，產品思維如何深入地影響工廠的建設，以實現在保持高產能和高效率的同時「實現每 GWh 最低的設備資本投入」呢？ 

Elon 列出了以下四點： 

自主設計和搭建施工流程

增加設備生產密度，提升生產速度

周到的設施系統和設備設計、佈局和實施

創新施工技術，降低土地、建築、基礎設施、材料和勞動力成本 

如何實現每 kWh 電池最低的製造成本支出？JB Straubel 列出了六條方案。 

儘可能國產化以降低關税和投入成本(原材料、部件、勞動力、能源、水)

重新設計整個供應鏈，以滿足更高的產能和定製的組件需求，同時降低運輸成本

改進電芯設計，提升電芯能量密度，優化電芯規格(2170 vs 18650)

改進模組和 Pack 設計，提升 Pack 能量密度

提升自動化率和工藝設計，提高成品率，降低報廢成本，提高現場可靠性

降低單位設備資本投入，降低折舊成本 

所以什麼是產品思維呢？我們可以這麼解釋，Model 3 是如何打造的，Giga 1 就是如何打造的。 

Giga 1 的「快速迭代」特性反應了產品開發中經典的「設計-建立-測試」循環流程，而「可擴展」特性則是詳細設計階段結束從小規模生產走向增量生產的體現。

Elon 和 JB Straubel 給出的十條工廠建設策略，和 Model 3 圍繞設計、工程、三電、電子電器架構等方面做的創新和改進在產品思維的角度沒有本質的區別。 

2014 年 7 月，特斯拉公佈 Giga 1 設計投資額 50 億美元，最大產能為 50 GWh/年；但截至 2018 年底，特斯拉和松下及供應商集羣已經在 Giga 1 投資了 60 億美元，但年化產能只有 24 GWh/年。 

為什麼會有這麼大的出入呢？ 

今天的 Giga 1，有 2170 電芯、模組和 Pack 自動化產線；有 Model 3 電機、差速器和電驅動總成產線；有儲能電池和太陽能電池板產線；還有金屬和塑料精密成型零件供應商 H&T 的 Model 3 組件產線和 Tier 1 法雷奧的 Model 3 車燈產線。 

所以，它的職能和最初的「超級電池工廠」的定位相比發生了非常大的變化，這也是「快速迭代」思維的體現。 

我們要真正將 Giga 1 作為特斯拉自主設計、研發、製造的最大的產品，作為一台巨型機器來看待，這一點非常重要。 

2017 年 11 月 29 日，2170 電池模組產線成為 Model 3 產能爬坡的攔路虎。在接下來的兩個季度，位於德國的特斯拉自動化工廠連續推出新版本的模組產線空運到 Giga 1 提升產能。這裏的特斯拉德國自動化工廠前身是 Grohmann Engineering，是特斯拉在 2016 年底收購的工程公司，長期以來致力於自動化生產製造系統的設計與研發，由特斯拉 CTO JB Straubel 直接領導。 

我的意思是，砸在 Giga 1 身上的 60 億美元，除了物料、人力、設備、公用事業等基本建設費用，更多是內核的自動化系統的研發費用。電池模組產線是這個巨型機器的一個組成部分，特斯拉致力於提升模組製造的自動化，也是在提升 Giga 1 這個巨型機器的自動化。 

將工廠視為產品去打造的結果就是，除了建設投入，還會有巨大的研發投入。

​上海 Giga 3 的新徵程

2019 年 1 月 7 日，Elon Musk 和上海市市長應勇一起出席了特斯拉上海超級工廠 Gigafactory 3 的奠基儀式。

為什麼要引進特斯拉？與其問上海市政府，不如先問內華達州州府。畢竟 2014 年的特斯拉，有着遠超 2019 年特斯拉的不確定性。 

Giga 1 原定於 2020 年完工，產能達到 35 GWh/年，預計僱傭員工 6500 名。但到了 2017 年 2 月 27 日，內華達州州長經濟發展辦公室宣佈：特斯拉 Giga 1 的最終員工規模將比最初預測高 54%，最終員工數量將超過 13000 名。 

截至 2018 年底，特斯拉 Giga 1 的員工規模已經達到了 7059 名，而 Giga 1 的預計總投資達到了 88 - 100 億美元之間。 

其次是供應商集羣生態。正如前面提到的，作為一家奉行垂直整合戰略的公司，特斯拉正在越來越多的自主研發生產汽車零部件，而對於那些不必自主研發的組件，特斯拉已經推動了松下、H&T、法雷奧等供應商入駐內華達州。 

包括 Switch、Jet.com 和 Blockchains 也都因為特斯拉提升的知名度和基礎設施便利性而進駐內華達州。 

**新就業又將推動住房、消費、基礎設施的繁榮。**州長經濟發展辦公室在「特斯拉經濟影響研究」中指出，特斯拉的重大投資已經永久性地改變了當地的經濟格局，在未來 20 年，特斯拉將創造 2.2 萬個工作崗位和 1000 億美元的新經濟規模。 

內華達州和上海臨港不可直接照搬，但工廠對就業和經濟的拉動在兩地卻不會有本質的區別。單從這一點看，上海市政府爭取特斯拉也存在合理性。 

除此之外，Giga 1 工廠本身，也會給上海的 Giga 3，給上海其他工廠帶來更多值得學習的設計理念和建設經驗。比如説，作為特斯拉的工廠，Giga 1 靠什麼能源驅動？ 

**Giga 1 是一家純電動工廠，不直接消耗任何化石燃料（天然氣或石油）。**特斯拉通過一個 70 MW 的太陽能屋頂和太陽能地面裝置的組合，實現 100% 的可持續能源供給。該太陽能屋頂陣列比目前最大的屋頂太陽能系統大 7 倍。此外，純電動工廠在零碳排放的同時也提升了自身效率。建築供暖的很大一部分是由生產過程中回收的餘熱提供的。 

Giga 1 的閉環供水系統使用六種不同的處理系統，有效地再循環約 150 萬升水。與標準流程相比，淡水使用量減少了 80%。 

最後，特斯拉在 Giga 1 建立了二手、不達標電池回收產線，可以安全將所特斯拉所有類型的電芯、模組和 Pack 分解，在新電芯的生產中得到再利用。 

所以，**拋開對就業和經濟的拉動，**工廠本身的先進性，就是引進 Ta 的理由。 

當然，Elon Musk 為了上海工廠 Giga 3 落地曾經兩進中南海，與國家領導人會談。這種級別的項目，上海市政府的訴求當然不會僅僅為了「引進一個先進的工廠」。 

以特斯拉當今智能電動汽車領頭羊的市場地位，帶動長三角乃至中國的三電產業鏈邁上更高的台階才是最核心的訴求。 

早在 2018 年 11 月，Elon 就在 Twitter 上説明了 Giga 3 的電池供應細節：特斯拉負責製造模組和 Pack，電芯生產將由包括松下在內的幾家公司本土化供應。為的是儘快投產。

但在特斯拉和松下貌合神離的謠言傳開後，松下總裁津賀一弘道出了多供應商的真相。 

現在因為中國業務的推進，特斯拉正在考慮多供應商結構。這對特斯拉來説是有意義的，因為**（特斯拉）在中國開展業務的性質非常特殊。也許他們需要這樣的結構以便獲得中國當局的批准。**所以對於特斯拉來説，他們更願意開始考慮多供應商模式，但這並不意味着我們的關係受到了傷害變得不穩定，我們與特斯拉保持着非常非常牢固的關係。

所以，上海市政府為什麼要爭取特斯拉工廠？因為全球汽車行業正在轉向電氣化，而特斯拉是智能電動汽車市場的領頭羊，上海需要特斯拉。 

從 Giga 1 到 Giga 3 

作為特斯拉海外第一座超級工廠，特斯拉會怎樣建設 Giga 3？ 

回到前面 Giga 1 的產品特性：可複製、快速迭代、可擴展。Elon 曾經説過，我們會生產和製造工廠。所以，Giga 3 首先在很多層面會是 Giga 1 的複製，你也可以理解為這是第二座 Giga 1。 

JB Straubel 曾在 2018 年 Q2 的財報會議上提過特斯拉對 Giga 3 的策略：我們將 Giga 1 視為公司打造的最大產品，所以產品研發過程中學到的所有知識將與 Giga 3 工廠建設團隊共享，以實現投入不到一半的支出建設同等產能規模的工廠。 

Giga 3 的投資額為 20 億美元，設計產能為 50 萬輛/年。與 Giga 1 一致的「可複製、快速迭代、可擴展」的產品思維，這是 Giga 3 與 Giga 1 一致的部分。 

當然，Giga 3 還有一些區別於 Giga 1 的部分。首先是前面提到的多供應商結構，松下在 Giga 3 中會扮演什麼樣的角色？ 

可以確定的是，Giga 3 的電芯供應商一定有松下，松下是特斯拉「非常核心的合作伙伴」——這是松下執行副總裁山田佳彥的表述。 

我想特別説明一下松下和特斯拉的關係，在五六年前我們是供應商和客户的關係，這是傳統的業務關係。但當我們投資 Giga 1 後，我們的關係是密切而獨特的。今天的電池產能是以前的三倍，為什麼？這是特斯拉和松下員工一起工作的結果。我們不是簡單的買方和供應商關係，這種關係在商業上是很新的。

津賀一弘在財報和後續的採訪中提到，松下正在和特斯拉討論中國的電池生產。**松下可能在特斯拉的領導下進行任何必要的投資，但尚未確定詳細的時間表。**特斯拉會在中國本土化生產，松下可以共同生產（we could produce jointly）。 

Giga 3 之於 Giga 1 的第二個差異化，是工程基建能力的巨大差異。 

在 Giga 1 破土動工五年後，到今天 Giga 1 的完成度只有 30%，事實上自 2017 年 5 月後，工廠實體建設進度再沒有重大更新。截至目前，Giga 1 一共建成了 13 條電池 Pack 產線，3 條新版本的產線未運行。剩餘 10 條產線正常運行時間率 40%，年化產能 24 GWh/年。隨着 Model 3 產能的增長，產能可以提升至 35 GWh/年。 

那上海 Giga 3 呢？1 月奠基，12 月投產，這是特斯拉制定的時間表。 

或許我們可以做一個更具體的對比。下面是 2014 年 7 月 Giga 1 奠基的樣子。 

下面是時隔 7 個月後 2015 年 2 月 Giga 1 的建設進度。 

下面是 2019 年 1 月上海 Giga 3 奠基的樣子。 

下面是時隔 4 個月後 2019 年 5 月 Giga 3 的建設進度。 

圖自楊聰

在中國基建狂魔的土地上，特斯拉會演繹出哪些新的故事？讓我們一起期待第一輛國產 Model 3 的下線。 

以特斯拉對雙方合作關係的描述來結尾： 

自 2006 年特斯拉與松下達成合作以來，松下帶來了資金和大批量電池製造的經驗，而特斯拉提供了創造性的第一性原理思維、清晰的願景、快速的執行力和最終的產品設計和需求。

今天，特斯拉的超級工廠翻開了全新的一頁。