汽车电气化趋势不可逆转，众企纷纷布局车用SiC市场

电子发烧友网报道（文/李诚）随着科技的不断迭代更新，汽车领域进入了电气化时代。电动汽车的电力驱动系统不断地往轻型化、小型化发展，快速充电也是众多电动车车主的追求。先进的材料才是电动汽车得以快速发展的关键点。碳化硅（SiC）半导体的进场，成了大家关注的焦点。

 

SiC有哪些优势利于电动车发展？

 

SiC是第三代功率半导体大功率器件，具有耐高温、高功率密度、耐高压、高效等特性。

 

高功率密度的特性一般应用于车载充电机和充电桩中，开关损耗小，体积与传统硅基MOSFET和IGBT比，相对较小，能够让车内有限的空间实现更大的利用率。

 

耐高压的特性一般应用与汽车电池管理系统和车用直流充电桩中，现在众多厂商为解决电动汽车充电时间长的问题，提高充电桩输出电压实现快速充电。高电压的输出对元器件耐压值要求也随之提高。SiC在1200V高压中比Si更具性能优势。

 

高效的特性，SiC在车用逆变器里优势较为明显，转换效率更高。SiC和传统IGBT相比系统效率能有5%以上的提升。

 

总体来说，凭借这些优越的性能，SiC现被广泛用于电动汽车的充电模块、逆变器、和转换器中。SiC的加入能够加快充电速度、提高能量转换效率增加续航里程、缩小器件与车内空间的占比等。

 

SiC在汽车领域的应用

 

汽车市场逐渐由燃油车往电动车领域转型，在SiC功率器件的助力下，加快了电动汽车的发展。SiC功率器件在电动汽车领域主要应用于逆变器、电机驱动控制器等方面。

 

逆变器：SiC在能效转换方面表现还是不错的，在800V的高压环境下，SiC的整体系统效率高于Si基器件的8%，在充电时，SiC功率器件比Si基器件的能量转换效率更高、损失少，能有效减少元器件数量，降低成本。SiC在散热方面设计结构简单，体积相对较小。

 

电机驱动控制器：电极驱动控制器是电动汽车将电池内的电能转换为机械能的驱动控制单元。SiC的应用能有效提升电机驱动控制系统的低负载效率，并提高5%~10%的续航里程。提升控制器功率密度， 由原18kW/L提升至45kW/L，有利于小型化；占比85%的高效区效率提高6%，中低负载区效率提高10%。

 

众企布局车用SiC市场

 

新能源汽车的快速发展，车企及供应链企业纷纷布局车用SiC市场。特斯拉是车企进入SiC市场的领头羊，早在2018年就将使用了SiC MOSFET器件的逆变器应用于Modle3车型中。提升功率密度，增加续航。

 

国产品牌比亚迪，拥有丰富的汽车、功率半导体器件设计经验，早期就投入巨资部署SiC建立完整的产业链。比亚迪是国内首批自主研发且能实现量产SiC器件的企业。并在SiC公功率器件研发中实现了重大技术突破，实现SiC模块在高端车型电机驱动控制器中的规模化应用。于上月公布了全球首家、国内唯一实现在电机控制器中实现大批量装车的SiC三相全桥模块。该SiC功率器件应用于电机控制器，提升一倍的功率密度，百公里加速度仅为3.9秒，较之采用IGBT 4.0芯片的全新一代唐EV的4.4秒高于0.5秒。

 

 

据英飞凌官方显示，今年5月3日该公司推出基于CoolSiC MOSFET技术的新型汽车电源模块HybridPACK™ Drive CoolSiC™，该电源模块可应用于电动汽车的牵引逆变器中，可在1200V高压下正常工作。该模块具有高功率密度、高性能等特点，可应用于电动汽车中能够实现更高的转换率，降低电池成本。

 

 

2019年Cree卖掉主导产业进军车用SiC和射频器件市场，这一年中不断与半导体企业和汽车制造企业紧密合作，加快车用SiC的研发量产，并推出多款车用SiC MOSFET，转变低级控制器、DCDC变换器、充电器、逆变器只能用IGBT的局面，提高功率密度、能量转换效率、降低热损耗。据Cree预计，2022年车用车用SiC市场将会达到24亿美元，未来10年市场空间将会达到150亿美元。Cree看好车用SiC的发展趋势，追加10亿投资，以满足今后的市场需求。

 

鸿海科技全球3C代工大厂于上月25.2亿元新台币收购旺宏6寸晶圆厂，致力于开发生产第三代功率半导体，侧重于电动汽车SiC功率元器件方向。据陈伟铭公开表示，鸿海科技会在基于SiC的基础上对民用太阳能逆变器、充电桩、工业马达等领域进行开发研究并给出完整的解决方案。

 

不止上述企业，ST、丰田、大众、本田、福特、采埃孚、株洲中车时代等企业均有对车用碳化硅进行部署。

 

总结

 

汽车往电气化方向的转变已成大势所趋，硅基功率器件的发展已逼近其物理极限，SiC推动了电动汽车的发展。火爆的电动汽车市场，吸引了众多企业布局车用SiC，加速SiC放量元年的到来。