2025年3月17日,比亞迪集團執行副總裁廉玉波正式宣布,比亞迪發布了其自主研發的全新一代1500V車規級碳化硅(SiC)功率芯片 。這項技術突破被強調為行業內首次實現量產應用的最高電壓等級車規級SiC功率芯片 。此款芯片是比亞迪最新發布的純電動技術平臺——超級e平臺的核心組成部分 。比亞迪選擇在發布新一代純電技術平臺以及王朝系列新旗艦車型漢L和唐L的預售發布會上公布這一創新成果 ,這表明該芯片技術與新車型有著緊密的聯系,并預示著比亞迪在電動汽車領域的技術實力邁上新的臺階。比亞迪此舉不僅展示了其在核心技術研發方面的實力,也預示著其在未來電動汽車市場競爭中將占據更有利的地位。
比亞迪1500V車規級SiC功率芯片的技術亮點
比亞迪發布的這款全新車規級SiC功率芯片最引人注目的特點是其高達1500V的電壓等級。這一電壓等級在目前已量產的車規級SiC功率芯片中是最高的。該芯片的設計目標是支持兆瓦級(1MW)的快速充電 ,旨在實現電動汽車充電速度與燃油車加油速度相媲美的“油電同速”體驗,搭載該芯片的漢L車型能夠實現充電5分鐘續航400公里的能力 。為了達到這一目標,比亞迪的超級e平臺采用了全域千伏高壓架構,將電池、電機、電源、空調等系統電壓提升至1000V以上,并配合高達1000A的充電電流,實現了1000kW(1MW)的峰值充電功率 。據稱,該平臺支持高達10C的充電倍率,在行業內處于領先地位 。值得一提的是,這款1500V車規級SiC功率芯片是比亞迪全技術鏈自研自產的成果 ,這體現了比亞迪在新能源汽車核心技術領域的深度布局和自主創新能力。
車規級功率芯片在新能源汽車中的關鍵作用
車規級功率芯片在新能源汽車中扮演著至關重要的角色,它們是保障電動汽車性能和安全運行的關鍵 。與消費級和工業級芯片相比,車規級芯片對穩定性、安全性以及可靠性的要求更為嚴苛 。這些芯片需要在極端惡劣的汽車運行環境中,例如高溫、高濕以及劇烈的震動等條件下,保持其高性能和高可靠性 。車規級功率半導體器件主要包括絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)以及碳化硅(SiC)功率器件等 。在新能源汽車中,功率芯片被廣泛應用于電機驅動系統、車載充電器(OBC)、直流-直流(DC-DC)轉換器以及非車載的充電樁等關鍵系統中,負責電能的轉換和控制 。隨著全球新能源汽車市場的快速發展和需求的日益增長,車規級功率芯片的需求也隨之顯著增加。相較于傳統的燃油汽車,電動汽車對功率半導體的需求量和價值量更高,功率半導體在新能源汽車的半導體價值中占據了更大的比例 。因此,功率芯片的技術進步直接影響著電動汽車的性能、效率以及成本。
碳化硅(SiC)功率器件的優勢分析
碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料,相較于傳統的硅(Si)材料,在制造功率器件方面展現出諸多優越的特性 。SiC擁有更高的擊穿電壓強度,大約是硅的十倍,這使得SiC器件能夠承受更高的電壓,并允許設計更薄的漂移層,從而降低導通電阻和功率損耗 。此外,SiC的禁帶寬度是硅的三倍,這意味著SiC器件在更高的溫度下能夠保持更低的漏電流和更穩定的性能 。SiC還具有更高的熱導率,約為硅的3.5倍,這有助于更有效地散發熱量,簡化冷卻系統的設計,并提高器件的可靠性 。SiC功率器件還具備更快的開關速度,能夠顯著降低開關損耗,并支持更高的開關頻率,這對于提高電力電子系統的效率和功率密度至關重要 。這些優異的特性使得SiC功率器件在電動汽車的電機驅動、車載充電器以及電源轉換系統等應用中能夠實現更高的效率、更小的體積和更輕的重量,并最終有助于延長電動汽車的續航里程和縮短充電時間 。
屬性 | 硅 (Si) | 碳化硅 (SiC) | SiC 的優勢 | 對電動汽車的相關性 | 參考 Snippet |
---|---|---|---|---|---|
擊穿電壓強度 | 1x | 10x | 更高 | 更高電壓運行,更低損耗 | |
禁帶寬度 | 1x | 3x | 更寬 | 更高溫度運行,更低漏電流 | |
熱導率 | 1x | 3.5x | 更高 | 更好的散熱,更高的功率密度 | |
電子飽和漂移速度 | 1x | 2x | 更快 | 更快的開關速度,更低的開關損耗 |
1500V高電壓平臺對電動汽車性能的提升
采用1500V高電壓平臺對電動汽車的性能提升是多方面的。最直接的優勢在于能夠實現顯著更快的充電速度,這是通過允許更高的功率傳輸來實現的 。比亞迪此次發布的1500V SiC功率芯片正是為了匹配這種超高功率充電的需求。高電壓平臺使得電動汽車的充電時間能夠縮短到與燃油車加油時間相當的水平,真正實現“油電同速”的愿景 。例如,比亞迪漢L在1500V高壓平臺的支持下,可以實現充電5分鐘續航400公里的能力 。此外,更高的電壓平臺還有助于提升續航里程,這是因為在相同的功率需求下,更高的電壓意味著更低的電流,從而有效降低了車輛電氣系統中的能量損耗(I2R損耗) 。能量效率的提升不僅關乎續航,也對電動汽車的整體性能表現有著積極的影響 。比亞迪的超級e平臺是全球首個量產的乘用車全域千伏高壓架構,其電池、電機、電源、空調等關鍵系統都達到了1000V的電壓水平,這為實現兆瓦級的充電功率和卓越的性能奠定了基礎 。
比亞迪的戰略意義:垂直整合與技術自主
比亞迪自主研發并量產1500V SiC功率芯片的舉動,充分體現了其強大的垂直整合戰略。比亞迪擁有從芯片設計、晶圓制造到模塊封裝等完整的技術鏈條 。這種垂直整合的模式使得比亞迪能夠更好地掌控其供應鏈,降低對外部供應商的依賴,從而有效應對諸如芯片短缺等風險 。比亞迪董事長王傳福曾表示,高度垂直整合有利于提高創新效率,并能在新能源汽車替代燃油車的革命中取得領先地位 。通過內部生產關鍵零部件,比亞迪不僅能夠實現成本優勢 ,還能更快地響應市場變化,加速技術迭代和產品升級。在新能源汽車市場競爭日益激烈的背景下,掌握核心技術的自主權對于車企的長期發展至關重要 。比亞迪在功率半導體領域的提前布局和持續投入,使其在行業內建立了顯著的技術壁壘 。
行業趨勢與未來展望:高電壓平臺與SiC技術的普及
目前,整個新能源汽車行業正呈現出向更高電壓平臺發展的趨勢 。除了比亞迪,包括保時捷、現代、起亞、通用汽車、Rivian、吉利、小鵬汽車、廣汽埃安、理想汽車、北汽極狐、嵐圖等眾多汽車制造商都已發布或計劃推出基于800V甚至更高電壓平臺的電動車型 。一些企業,如華為,也推出了面向未來的千伏級高壓快充解決方案 。與此同時,碳化硅功率器件在電動汽車領域的應用也越來越廣泛 。包括博世、意法半導體、Wolfspeed、onsemi等主要的半導體供應商都在積極投入SiC技術的研發和生產 。甚至一些整車企業,如理想汽車,也開始布局自研SiC功率模塊 。隨著SiC技術的不斷成熟和生產規模的擴大,其成本預計將會逐步降低,從而推動SiC在電動汽車領域的更廣泛應用。比亞迪此次發布的1500V SiC功率芯片,無疑走在了行業前列,預示著未來電動汽車在充電速度和整體性能上將迎來新的突破。
結論
比亞迪全新1500V車規級SiC功率芯片的發布,是電動汽車技術領域的一項重大突破。這款芯片不僅代表了當前量產車規級SiC功率芯片的最高電壓水平,更重要的是,它為實現超快速充電、提升電動汽車的續航能力和整體效率奠定了堅實的基礎。比亞迪通過垂直整合的戰略,實現了核心技術的自主可控,這使其在競爭激烈的市場中擁有顯著的優勢。隨著整個行業向高電壓平臺和SiC技術轉型,比亞迪的這一創新舉措無疑將引領電動汽車進入“油電同速”的新時代,并對未來的電動汽車市場格局產生深遠的影響。
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