4月10日，在武漢舉辦的2024年世界碳化硅大會獲得圓滿成功，在大會上，諸多碳化硅產業的專業人員分享了這個行業目前的進展以及相關產業的研究進度。

本次大會上，納微半導體技術營銷經理肖開祥先生分享了以“高壓碳化硅為電動長途卡車打造兆瓦級充電”為主題的技術演講

肖開祥先生是納微半導體技術市場經理，南京航空航天大學電力電子專業碩士研究生，從事開關電源設計和功率半導體行業十多年。

目前電動卡車需求不斷增加。從數據分析來看，預計到2030年，美國電動乘用車市場份額將增長至兩倍以上。然而，長途電動卡車市場仍處于起步階段。2022年售出的電動卡車僅有6萬輛，占整個卡車市場的1%。盡管有110款款式，但總體份額仍較小，仍處于萌芽階段。

美國和其他26個國家簽署了cop27諒解備忘錄，到2030年，市場上銷售的車輛中必須有30%是電動或零排放車輛。雖然零排放車輛包括各種能源類型，但需符合排放標準。到2040年，這一比例將達到100%。

針對電動車的主要問題是充電焦慮和續航焦慮。解決方案包括蔚來的換電方案和將電池電壓由400v提升到800v，甚至更高。在碳化硅技術方面，主要關注于快速充電，如華為的超級充電站。這些技術對于電動車的發展至關重要。

Nikola公司是美國早期的零排放電動卡車和燃料電池卡車先驅，盡管其發展不如預期。該公司提供純電卡車和氫燃料卡車，兩者在輸出功率和最大功率方面具有明顯優勢。然而，充電時間和續航能力仍是挑戰。

氫燃料電池車的電池系統經過一系列升壓和逆變，以驅動電動車的電驅系統。選用碳化硅器件需考慮高電壓要求，尤其在電動卡車領域。碳化硅器件的選型至關重要，應符合電壓和功率要求。

純電卡車的未來趨勢是向更高功率和更高電壓發展。目前乘用車常用的電池系統電壓為400V和800V。對于電動卡車，如果沒有冷卻系統，其功率與普通乘用車相差不大，電池電壓為800V或1200V。對于1200V的系統，至少需要使用1700V的碳化硅高壓器件。如果采用主動冷卻系統，可以達到3.75兆瓦的功率級別。至于為什么在某些情況下選擇800V而不是1200V，可能是因為在大功率開關電路中，選擇1700V的功率器件是必要的，否則器件的應力可能會超標。

碳化硅器件的技術路線主要有平面型和溝槽型兩種。平面型制造簡單，成本低，但單位面積電阻較高，開關速度較慢。溝槽型具有更好的性能，但制造復雜，溫度敏感度高。在選擇器件時需權衡各項指標，以滿足電動車的需求。

納微的GeneSiC SiC MOSFETs的技術路線不同于溝槽和平面柵，是一種新型專利溝槽輔助平面柵技術。這種技術在平面形和溝槽形之間取得了平衡，即在平面器件的基礎上添加了一些溝槽，以調整內部的電阻和導通溝道的寬度，從而減小電阻，提高性能。由于它是平面形式，制造工藝相對簡單，因此良率更高，但同時也能結合溝槽型的優點。最明顯的是，它具有較低的溫漂。

納微的碳化硅產品提供了高達6500V的電壓范圍，并且符合工規和車規，且部分產品還能夠通過高功率并聯測試。高功率并聯使用時，Vth變化范圍很小，器件均流性能更好，長期可靠性更好。例如，針對650V的系統，耐受時間約為5.7微秒，而對于1200V的系統，耐受時間可達到3.5微秒。

在電池系統方面，通常使用400V的電池系統，但對于650V、750V以及更高電壓的系統，納微提供了更豐富的產品組合。其中，1200V和1700V的產品范圍最廣，涵蓋了從10mΩ到295mΩ的電阻范圍。這些產品適用于高壓電池系統，如800V甚至1200V的系統，滿足電動車的需求。

除了單管之外，納微還提供裸片（bare die）等其他產品，適用于更高電壓的應用。這些產品已經在一些電動車的電驅系統中得到了應用，例如一些客戶正在使用帶封裝模塊的裸片。

納微半導體的溝槽輔助平面柵形結構具有優異的動態溫度特性。在高溫條件下（175°C結溫），其溫漂率較低，能夠降低18%以上，相比其他競爭對手。這意味著納微產品在高溫環境下具有更好的性能，熱量產生更少，溫度更低。

如上所示，測試數據表明，在相同條件下，納微GeneSiC SiC MOSFETs比競爭對手低了26℃，損耗少了5W多。這意味著更低的開關損耗和導通損耗，效率更高，可靠性更好。

使用納微GeneSiC碳化硅器件將有助于減少每顆器件約25千克的碳排放，為環境減排帶來巨大的益處。

最后，一個新興的應用領域是電動飛行汽車。雖然小鵬等公司受到了廣泛關注，但在這個領域的電池電壓普遍較高，如800V、900V和1000V。在這些應用中，選擇器件的額定電壓通常會達到1200V和1700V。這個新興應用領域值得關注。

審核編輯：劉清