電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）隨著科技的不斷迭代更新，汽車領域進入了電氣化時代。電動汽車的電力驅動系統(tǒng)不斷地往輕型化、小型化發(fā)展，快速充電也是眾多電動車車主的追求。先進的材料才是電動汽車得以快速發(fā)展的關鍵點。碳化硅（SiC）半導體的進場，成了大家關注的焦點。

SiC有哪些優(yōu)勢利于電動車發(fā)展？

SiC是第三代功率半導體大功率器件，具有耐高溫、高功率密度、耐高壓、高效等特性。

高功率密度的特性一般應用于車載充電機和充電樁中，開關損耗小，體積與傳統(tǒng)硅基MOSFET和IGBT比，相對較小，能夠讓車內有限的空間實現(xiàn)更大的利用率。

耐高壓的特性一般應用與汽車電池管理系統(tǒng)和車用直流充電樁中，現(xiàn)在眾多廠商為解決電動汽車充電時間長的問題，提高充電樁輸出電壓實現(xiàn)快速充電。高電壓的輸出對元器件耐壓值要求也隨之提高。SiC在1200V高壓中比Si更具性能優(yōu)勢。

高效的特性，SiC在車用逆變器里優(yōu)勢較為明顯，轉換效率更高。SiC和傳統(tǒng)IGBT相比系統(tǒng)效率能有5%以上的提升。

總體來說，憑借這些優(yōu)越的性能，SiC現(xiàn)被廣泛用于電動汽車的充電模塊、逆變器、和轉換器中。SiC的加入能夠加快充電速度、提高能量轉換效率增加續(xù)航里程、縮小器件與車內空間的占比等。

SiC在汽車領域的應用

汽車市場逐漸由燃油車往電動車領域轉型，在SiC功率器件的助力下，加快了電動汽車的發(fā)展。SiC功率器件在電動汽車領域主要應用于逆變器、電機驅動控制器等方面。

逆變器：SiC在能效轉換方面表現(xiàn)還是不錯的，在800V的高壓環(huán)境下，SiC的整體系統(tǒng)效率高于Si基器件的8%，在充電時，SiC功率器件比Si基器件的能量轉換效率更高、損失少，能有效減少元器件數(shù)量，降低成本。SiC在散熱方面設計結構簡單，體積相對較小。

電機驅動控制器：電極驅動控制器是電動汽車將電池內的電能轉換為機械能的驅動控制單元。SiC的應用能有效提升電機驅動控制系統(tǒng)的低負載效率，并提高5%~10%的續(xù)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%的高效區(qū)效率提高6%，中低負載區(qū)效率提高10%。

眾企布局車用SiC市場

新能源汽車的快速發(fā)展，車企及供應鏈企業(yè)紛紛布局車用SiC市場。特斯拉是車企進入SiC市場的領頭羊，早在2018年就將使用了SiC MOSFET器件的逆變器應用于Modle3車型中。提升功率密度，增加續(xù)航。

國產品牌比亞迪，擁有豐富的汽車、功率半導體器件設計經驗，早期就投入巨資部署SiC建立完整的產業(yè)鏈。比亞迪是國內首批自主研發(fā)且能實現(xiàn)量產SiC器件的企業(yè)。并在SiC公功率器件研發(fā)中實現(xiàn)了重大技術突破，實現(xiàn)SiC模塊在高端車型電機驅動控制器中的規(guī)?；瘧?。

于上月公布了全球首家、國內唯一實現(xiàn)在電機控制器中實現(xiàn)大批量裝車的SiC三相全橋模塊。該SiC功率器件應用于電機控制器，提升一倍的功率密度，百公里加速度僅為3.9秒，較之采用IGBT 4.0芯片的全新一代唐EV的4.4秒高于0.5秒。

據(jù)英飛凌官方顯示，今年5月3日該公司推出基于CoolSiC MOSFET技術的新型汽車電源模塊HybridPACK Drive CoolSiC，該電源模塊可應用于電動汽車的牽引逆變器中，可在1200V高壓下正常工作。該模塊具有高功率密度、高性能等特點，可應用于電動汽車中能夠實現(xiàn)更高的轉換率，降低電池成本。

2019年Cree賣掉主導產業(yè)進軍車用SiC和射頻器件市場，這一年中不斷與半導體企業(yè)和汽車制造企業(yè)緊密合作，加快車用SiC的研發(fā)量產，并推出多款車用SiC MOSFET，轉變低級控制器、DCDC變換器、充電器、逆變器只能用IGBT的局面，提高功率密度、能量轉換效率、降低熱損耗。

據(jù)Cree預計，2022年車用車用SiC市場將會達到24億美元，未來10年市場空間將會達到150億美元。Cree看好車用SiC的發(fā)展趨勢，追加10億投資，以滿足今后的市場需求。

鴻?？萍既?C代工大廠于上月25.2億元新臺幣收購旺宏6寸晶圓廠，致力于開發(fā)生產第三代功率半導體，側重于電動汽車SiC功率元器件方向。據(jù)陳偉銘公開表示，鴻?？萍紩诨赟iC的基礎上對民用太陽能逆變器、充電樁、工業(yè)馬達等領域進行開發(fā)研究并給出完整的解決方案。

不止上述企業(yè)，ST、豐田、大眾、本田、福特、采埃孚、科銳、株洲中車時代等企業(yè)均有對車用碳化硅進行部署。

總結

汽車往電氣化方向的轉變已成大勢所趨，硅基功率器件的發(fā)展已逼近其物理極限，SiC推動了電動汽車的發(fā)展?；鸨碾妱悠囀袌?，吸引了眾多企業(yè)布局車用SiC，加速SiC放量元年的到來。

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編輯：jq