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特斯拉、比亞迪旗艦轎車(chē)率先啟用的碳化硅器件,為什么這么火?

章鷹觀察 ? 來(lái)源:電子發(fā)燒友原創(chuàng) ? 作者:章鷹 ? 2021-08-15 16:47 ? 次閱讀
(電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹)2021年以來(lái),碳化硅器件上車(chē)的速度不斷加快,據(jù)記者不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)已經(jīng)有10多家車(chē)企開(kāi)啟碳化硅應(yīng)用大潮。

4月1日,蔚來(lái)采用SiC功率模塊的旗艦轎車(chē)ET7車(chē)身正式下線(xiàn);4月21日,江淮汽車(chē)與博世簽訂了SiC逆變器方面的戰(zhàn)略協(xié)議;5月13日,比亞迪擴(kuò)建模塊生產(chǎn)線(xiàn),對(duì)外招標(biāo)采購(gòu)“SiC分選機(jī)”和“SiC測(cè)試機(jī)”;5月18日,一汽集團(tuán)合資企業(yè)蘇州億馬半導(dǎo)體的碳化硅模塊項(xiàng)目正式投產(chǎn),一期投資2億元。


圖:羅姆和吉利簽訂戰(zhàn)略協(xié)議,圖片來(lái)自羅姆官方微信

8月3日,吉利汽車(chē)宣布采用羅姆SiC器件;8月9日,鴻海宣布以25.2億臺(tái)幣(約合5.87億人民幣)收購(gòu)?fù)晡挥谥窨频?英寸晶圓廠(chǎng)的交易落錘,預(yù)計(jì)今年年底完成交易產(chǎn)權(quán)。鴻海方面透露,買(mǎi)這個(gè)廠(chǎng)將用來(lái)開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)第三代半導(dǎo)體,特別是電動(dòng)車(chē)使用的SiC功率器件。鴻海科技集團(tuán)董事長(zhǎng)劉揚(yáng)偉稱(chēng),這將是集團(tuán)再3+3策略中,整合電動(dòng)汽車(chē)和半導(dǎo)體發(fā)展的里程碑。

為何業(yè)界都看好碳化硅器件在汽車(chē)上的應(yīng)用?碳化硅在性能上比較原有器件有哪些優(yōu)勢(shì)?中電化合物半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理張昊翔給記者帶來(lái)了詳細(xì)的解讀。

張昊翔表示,具體到應(yīng)用層面,碳化硅器件的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在三個(gè)方面:一、SiC器件的工作結(jié)溫在200度以上,工作頻率在100kHz以上,耐壓達(dá)到20kv,這些性能都優(yōu)于傳統(tǒng)硅器件,這點(diǎn)在電動(dòng)汽車(chē)的逆變器在大功率充電的時(shí)候,優(yōu)勢(shì)會(huì)比較明顯;二、SiC器件體機(jī)可以減小到IGBT整機(jī)的1/3到1/5,重量可以減小到40%-60%;三、SiC器件還可以提升系統(tǒng)的效率,進(jìn)一步提高性?xún)r(jià)比和可靠性。用SiC MOSFET替換硅基IGBT,不同工況下,功耗降低了60%~80%,效率提升了3%~10%。

碳化硅在工藝器件的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常的明顯,尤其是在電動(dòng)汽車(chē),基本上碳化硅的器件應(yīng)用為主。以特斯拉Model3為例,它是第一家在Model3集成全SiC功率模塊的車(chē)企業(yè),工程設(shè)計(jì)部門(mén)直接與意法半導(dǎo)體合作,特斯拉逆變器由24個(gè)1-in-1功率模塊組成,這些模塊組裝在針翅式散熱器上。

比亞迪漢EV持續(xù)熱銷(xiāo),這款新能源汽車(chē)裝備了最大轉(zhuǎn)速超過(guò)15000轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)總成,其電機(jī)控制器首次使用了比亞迪自主研發(fā)制造的高性能碳化硅功率模塊,這也是全球首家、國(guó)內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器中大批量裝車(chē)的SiC三相全橋模塊。比亞迪半導(dǎo)體有限公司功率半導(dǎo)體產(chǎn)品中心芯片研發(fā)總監(jiān)吳海平此前對(duì)媒體表示,IGBT和功率器件應(yīng)用市場(chǎng),中國(guó)市場(chǎng)占了大概一半的全球市場(chǎng)份額,但本土化供應(yīng)只有約10%。這兩年開(kāi)始,隨著國(guó)家支持和行業(yè)發(fā)展,本土廠(chǎng)商開(kāi)始在功率器件領(lǐng)域發(fā)力。

吳海平指出,比亞迪最早是在車(chē)用充電器中開(kāi)始使用碳化硅器件,今年上市的漢EV車(chē)型上采用全碳化硅的碳化硅模塊在電驅(qū)系統(tǒng)里得到了應(yīng)用,漢車(chē)型有非常強(qiáng)勁的能力,百公里加速3.9秒,扭矩高達(dá)600多牛米,最大功率超過(guò)300多千瓦,這些驚艷的數(shù)據(jù)跟碳化硅器件的使用是密不可分的。他看好碳化硅材料在汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展前景。

張昊翔認(rèn)為,目前價(jià)格是決定SiC何時(shí)在新能源電機(jī)控制器上批量使用的關(guān)鍵因素。續(xù)航里程500公里以上的高端SUV車(chē)和高端轎車(chē)會(huì)在2021年前后應(yīng)用SiC,小型SUV和中型轎車(chē)可能在2024年會(huì)開(kāi)始應(yīng)用一部分SiC,低端車(chē)可能會(huì)在2025年之后。

本文為原創(chuàng)文章,作者章鷹,微信號(hào)zy1052625525,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明以上來(lái)源。如需入群交流,請(qǐng)?zhí)砑游⑿舉lecfans999,投稿發(fā)郵件到huangjingjing@elecfans.com.

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