特斯拉、比亚迪旗舰轿车率先启用的碳化硅器件，为什么这么火？
发布日期：2021-08-16 10:04浏览次数：23469
2021年以来，碳化硅器件上车的速度不断加快，据记者不完全统计，国内已经有10多家车企开启碳化硅应用大潮。
4月1日，蔚来采用SiC功率模块的旗舰轿车ET7车身正式下线；4月21日，江淮汽车与博世签订了SiC逆变器方面的战略协议；5月13日，比亚迪扩建模块生产线，对外招标采购“SiC分选机”和“SiC测试机”；5月18日，一汽集团合资企业苏州亿马半导体的碳化硅模块项目正式投产，一期投资2亿元。8月3日，吉利汽车宣布采用罗姆SiC器件；8月9日，鸿海宣布以25.2亿台币（约合5.87亿人民币）收购旺宏位于竹科的6英寸晶圆厂的交易落锤，预计今年年底完成交易产权。鸿海方面透露，买这个厂将用来开发与生产第三代半导体，特别是电动车使用的SiC功率器件。鸿海科技集团董事长刘扬伟称，这将是集团再3+3策略中，整合电动汽车和半导体发展的里程碑。为何业界都看好碳化硅器件在汽车上的应用？碳化硅在性能上比较原有器件有哪些优势？中电化合物半导体有限公司副总经理张昊翔给记者带来了详细的解读。张昊翔表示，具体到应用层面，碳化硅器件的优势表现在三个方面：一、SiC器件的工作结温在200度以上，工作频率在100kHz以上，耐压达到20kv，这些性能都优于传统硅器件，这点在电动汽车的逆变器在大功率充电的时候，优势会比较明显；二、SiC器件体机可以减小到IGBT整机的1/3到1/5，重量可以减小到40%-60%；三、SiC器件还可以提升系统的效率，进一步提高性价比和可靠性。用SiC MOSFET替换硅基IGBT，不同工况下，功耗降低了60%~80%，效率提升了3%~10%。
碳化硅在工艺器件的应用优势非常的明显，尤其是在电动汽车，基本上碳化硅的器件应用为主。以特斯拉Model3为例，它是第一家在Model3集成全SiC功率模块的车企业，工程设计部门直接与意法半导体合作，特斯拉逆变器由24个1-in-1功率模块组成，这些模块组装在针翅式散热器上。比亚迪汉EV持续热销，这款新能源汽车装备了最大转速超过15000转/分的高转速驱动电机总成，其电机控制器首次使用了比亚迪自主研发制造的高性能碳化硅功率模块，这也是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控制器中大批量装车的SiC三相全桥模块。比亚迪半导体有限公司功率半导体产品中心芯片研发总监吴海平此前对媒体表示，IGBT和功率器件应用市场，中国市场占了大概一半的全球市场份额，但本土化供应只有约10%。这两年开始，随着国家支持和行业发展，本土厂商开始在功率器件领域发力。吴海平指出，比亚迪最早是在车用充电器中开始使用碳化硅器件，今年上市的汉EV车型上采用全碳化硅的碳化硅模块在电驱系统里得到了应用，汉车型有非常强劲的能力，百公里加速3.9秒，扭矩高达600多牛米，最大功率超过300多千瓦，这些惊艳的数据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车领域的发展前景。张昊翔认为，目前价格是决定SiC何时在新能源电机控制器上批量使用的关键因素。续航里程500公里以上的高端SUV车和高端轿车会在2021年前后应用SiC，小型SUV和中型轿车可能在2024年会开始应用一部分SiC，低端车可能会在2025年之后。
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