3月21日,Qorvo在京舉辦線下媒體沙龍活動,在活動中,Qorvo高級現(xiàn)場支持工程師周虎表示,碳化硅在新能源汽車市場優(yōu)勢明顯,但一些技術在實現(xiàn)的過程中依舊存在一些痛點亟待解決。
周虎表示,目前在新能源汽車的使用場景中,在電動機驅動部分傳統(tǒng)的設計主要使用IGBT器件,由于IGBT是MOSFET和BJT組成的復合型半導體器件,因此具有耐高壓以及抗電流沖擊能力較強的特性。但由于IGBT導通后的損耗模型為P=U×I,這也導致其在小功率、小電流的應用場景中的導通損耗比較大。而且由于IGBT本身的寄生參數(shù)較大,因此開關損耗也較大。除此之外,IGBT關斷時還有拖尾電流,因此在半橋或全橋應用中需要加大死區(qū),造成IGBT的開關頻率相對較低,從而系統(tǒng)體積難以小型化,以上為IGBT主要的應用缺點。但是IGBT在高電壓、大電流的應用場景中優(yōu)勢明顯,因此在汽車領域,IGBT適合用于重機型的場景中,例如:重型卡車、高速列車等。
而碳化硅器件導通后的特性類似于電阻,且導通阻抗相比硅基Mosfet更低,其損耗模型為P=I2×R,在較小功率或較小電流應用中,其損耗小于IGBT,因此碳化硅的這個優(yōu)點更符合小型轎車的應用場景。而且碳化硅的熱傳遞性非常好,且絕緣能力強,這些特性非常適合high power的應用。除此之外,碳化硅器件的開關頻率可以做的更高,有利于減小磁性器件的匝數(shù)并減小體積,并有利于減小濾波電容和母線電容的用量??梢詭椭蛻魷p小系統(tǒng)尺寸并減少成本,提高功率密度。
然而,產(chǎn)能不足是導致碳化硅成本無法下降的主要痛點,也是碳化硅無法在常規(guī)車型中得到普及應用的一大痛點。周虎表示,如今,不少碳化硅企業(yè)開始嘗試通過增加晶圓面積來解決此類痛點,將傳統(tǒng)的4英寸或6英寸晶圓提升至8英寸甚至未來12英寸的晶圓。這是由于,不同晶圓面積的切割成本相似,但是能在大尺寸的晶圓上能夠切割出更多的die片,從而可以有效降低die片單位成本。但是,在提升晶圓面積的同時,如何保證良率是目前需要解決的挑戰(zhàn),目前良率相對穩(wěn)定的依舊是6英寸及以下的晶圓。
此外,周虎表示,目前業(yè)界為了兼容全級別車型快充功能開始推動800V電氣架構,功率相同的情況下,通過抬高電池電壓,從而減少流過的電流,減少發(fā)熱損耗來提高汽車的續(xù)航里程。因此800V高壓也成為了碳化硅在新能源汽車領域中的主要“秀場”。但相比過去的400V電壓平臺,800V高壓在實施的過程中,需要注意以下潛在風險:首先,汽車的“三電”系統(tǒng),空調(diào)壓縮機,DCDC直流變換器,OBC車載充電機等必須要滿足在這個電壓平臺上的安全工作,1200V耐壓等級的SiC或IGBT將會是唯二的選擇,而前者優(yōu)勢較明顯。其次,汽車設計必須重視這個電壓平臺下對平臺的絕緣,器件的耐壓及漏電等相關安全考慮。最后,由于高電壓是通過很多電池串聯(lián)來實現(xiàn),因此在高壓及大電流工作環(huán)境下如何保證電池的安全,如何合理計算電池整體的續(xù)航里程并保證電池的使用壽命也提出了很多的問題。
(審核編輯: 智匯聞)