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800V车用平台下碳化硅市场走向?“未来车专场”上大咖分享了这些“干货”

来源:爱集微

#未来车专场#

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#SiC#

05-27 17:06

集微网报道,5月26日,由张江高科895创业营、爱集微主办的主题为“抢占电动车快充新高地,800V碳化硅加速布局!”的“张江高科895创业营&爱集微·未来车专场第五场活动”以线上直播形式召开。据爱集微统计,全网在线累计观看人数:47625,其中爱集微官网&APP 42248 ,集微官方微博4120,视频号1066,B站191。

本次活动邀请到张江高科创投管理部副总经理易晖、北汽新能源CTO陈上华、英飞凌科技大中华区高级总监、动力与新能源系统业务单元负责人仲小龙、星星充电联合创始人郑隽一、北京三安光电有限公司副总经理陈东坡、瑞迪微电子副总经理吕磊。活动由集微咨询资深分析师朱航欧主持。

张江高科创投管理部副总经理易晖在致辞中表示,从纯电汽车问世以来,有关电动汽车续航里程焦虑的话题就一直不断被热议,我们作为电动汽车的消费者也有深切体会。虽然政府为了鼓励大家购买电动汽车制定了很多倾斜的政策,但消费者对于续航里程、补能的焦虑一直存在。我们看到,从2021年开始,有多家的车企和科技公司发布了基于800V高压电动平台打造的量产车型和超级快充的解决方案。应该说,800V主驱逆变器运用碳化硅(SiC)将成为大势所趋。为此,本场活动特邀请产业链企业一起探讨800V SiC对于电动汽车快充的意义,目前的产业化进程,以及主要面临的一些挑战。

800V视作充电焦虑的“破局者”,释放了哪些产业链信号?

集微咨询(JW insights)认为,未来几年,中国乃至全球新能源汽车的份额都将快速扩大,但不能忽视亟待解决的两大痛点——续航里程不足与补能速度慢。近年来,为缓解续航里程焦虑,许多主机厂开始研发更长续航里程车型,供应商也推出创新电池技术、换电等一系列解决方案,但充电焦虑仍悬而未决。

放眼市场,国内外车企都开始以类似“充电5分钟,续航200公里”的构想来迎合消费者对于快速补能的需求。为进一步提高充电功率、缩短充电时间,绝大多数的主流车企选择高压快充方案,并将电压平台从400V提升到800V、1000V甚至更高的水平,特别是800V高压快充,已经被越来越多的整车厂提上日程。尤其2021年以来,国内外车企更是掀起了一轮800V电压平台车型发布潮,以抢攻大功率快充新高地。

那么,800V高压快充视作里程焦虑的“破局者”,释放了哪些产业链信号?作为国内首家研发纯电动汽车的企业,北汽新能源跟随产业趋势,从2018年开始从事高压的产业化工作,2021年发布首款800V高压车型,并于今年上市。

北汽新能源CTO陈上华表示,目前,电动汽车的续航里程已不是关注的焦点。例如,北汽新能源的极狐品牌,高续航版的续航里程已经超过700公里,而且随着技术进步还在增加。伴随新能源汽车加速渗透,行业和消费者都十分关注电动汽车的补能、补电。具体来看,一是补能的便利性,即充电桩的数量,哪里能便利地找到充电桩;二是补能的速度,即充电时间。

陈上华强调道,“目前众多车企都在布局的800V高压平台在补能速度方面具有优势,对汽车动力也有很好的提升。但随着电压的提升,原有硅基 IGBT功率模块效率低等弱点随之暴露。因此,在高压平台中,我们也用了SiC的功率模块,但搭建起来并不容易,加之800V是一个系统工程,从首要的电芯要让800V发挥作用,那么电芯的倍率很重要。在我们的阿尔法S的800V高压电池平台中,充电倍率达到了2.2C,能实现10分钟补充200km左右的续航。当然,我们追求的目标是想让充电和加油旗鼓相当,虽然现在还有不少距离,但我觉得800V会促进行业的进步,也会驱动国内消费者更加拥抱电动汽车。”

那么,充电桩输出端口是否做好准备,能满足高压平台车型充电的需求?对此,星星充电联合创始人郑隽一表示,“随着电池的充电倍率进一步提升,目前市场上大部分都是在1.2C左右,也就是30、40分钟这种快充,当然,我们也在为下一步的快充做准备。站在充电桩的角度,目前电压等级,可以说从2018年开始,在市场上投资建设的充电桩,电压覆盖范围都已经到了1000V,基本上都是200~1000V可变的电压范围,所以800V在我们看来不会面临非常大的输出的问题。”

800V落地是一大系统工程,产业化进程上面临的挑战有哪些?

如上所言,800V高压平台的落地是一大系统工程,涉及从系统部件,到整车,以及基础设施的整体配合变革,上至半导体元器件、电池模组安全性提升,下至车、桩、充电网络的联动升级,当前还面临哪些技术难点和配套挑战需要突破?

陈上华重点谈到安全问题,以及随之带来的成本问题。他表示,对于高压平台,整车厂最为关心的就是安全性。例如,充电倍率提升以后,在如此短的时间里充电产生的热量要如何较快地平衡出去,为此车厂要考虑加大电池包管理的容量,并为此投入,而这仅是其中的一部分,因此车厂在布局800V时投入成本会相应增加,而这不仅仅是SiC功率器件带来的成本增加。所以,初期而言,车厂只会在相对高端的车上布局800V。当然,随着技术的进步、元器件的成熟,未来这一技术有望很快下沉到 A级车。

英飞凌科技大中华区高级总监、动力与新能源系统业务单元负责人仲小龙表示:“从我们目前所合作的项目来看,有相当一部分都是基于800V高压平台,那么从电池、电控,到充电高压部件等等都在全面铺开,把平台的电压从400V提升到800V,确实有相当多的技术领域需要突破和完善。”

仲小龙重点谈到以下几点挑战:一是适应新平台的零部件的开发和整车的集成,这些高压部件能不能有机的结合在一起,并且能够协同工作,这是一切的基础;二是对于核心的三电部件也会有相应的升级和兼容,也会带来高压、高温、高速、高效的要求,核心的功率器件也会从原有硅基的产品主导慢慢走向SiC和硅基共存的局面;三是,封装的材料会有更高的对于绝缘、耐高温的诉求;四是高压平台各部件的新的测试标准和实验验证的流程,都需要有一套全新的体系;另外,整个产业链对于一段时期内成本的共担也很重要,因为800V平台短时间之内还很难达到大规模的批产,所以对各方的成本压力也非常大。

北京三安光电有限公司副总经理陈东坡主要谈到国内在SiC模块、器件层面上面临的挑战。陈东坡表示,对于中游的SiC模块、器件等,要将系统电压提升到800V的话,那么元器件应推升到1200V,但是1200V SiC这块的一些MOSFET器件,目前国内还较为欠缺,并没有批量生产能力。再往上走的话,衬底和材料部分,电力电子用是导电的衬底,目前国内4寸的基本可以满足,但如果要追求性价比,降低成本的话需要往6寸延伸,但是6寸领域,目前国内市场其实和国外的龙头企业还有一些差距。

瑞迪微电子副总经理吕磊表示,SiC材料好处确实十分明显。假设使用SiC相对IGBT来说有5%的效率提升,这就意味着电池部分可节省5个点的容量。这样,其实未来很容易将SiC增加的成本覆盖掉。“从我们目前这几年的摸索来看,主要面临的难点和技术瓶颈是SiC材料的外延生长速度慢,这也决定其产能提升比较缓慢,从而导致成本居高不下,以及产能短时间很难突破。另一方面,SiC材料在晶圆流片时,其缺陷也会带来芯片良率的瓶颈,它不会像硅基那么成熟,而这些都需要时间逐步地优化。”

在800V高压平台产业化进程中,除了以上技术方面的问题,郑隽一还谈到,充电桩企业还关注资产领域面临挑战,如上所言,目前主要是高端车在布局800V高压平台,规模较小,而假设以后800V以及更大电流的这部分充电资产需求量随着电动汽车大规模推进的话,需求会进一步增大,也就意味着原有的投资可能会出现一些落伍的状态。

SiC供应链厂商如何抓住这一波“上车”窗口期?

在800V产业化向前推进的过程中,SiC功率半导体作为电能转换的一大关键器件,得到了汽车行业前所未有的重视,尤其在最近的几年里面取得了显著的进步,SiC产业也在加速垂直整合,已经进入了高速发展的阶段。电动汽车也会是SiC应用的主要细分市场。

仲小龙表示,英飞凌预计到2025年,汽车电子功率器件领域采用SiC技术的占比会超过20%,考虑到新能源汽车的产销量会快速的提升,所以这一市场十分可观。那么,SiC供应链厂商如何抓住这一波“上车”窗口期?

仲小龙谈到,“我们在实际的客户项目合作中也明显的感觉到,在新的车型中,我们看到的硅基 IGBT向SiC大规模的过渡,确实是到了一个非常关键的窗口期。”

对此,英飞凌很早就已经着手SiC器件的开发,从晶圆到单管到各种封装形式的模块都有长远的规划。目前,英飞凌正在批量交付第一代的SiC产品,第二代的产品也在开发中,这些产品将可能很快就会面世,并且已经在着手进行第三代产品的开发布局,在亚洲、美国和欧洲,很多的整车厂都已经采用了英飞凌的SiC技术,为此其也在积极的扩大半导体产能,以强化在功率半导体市场的领先地位,进一步提升对于功率半导体领域的交付能力,更好的服务全球客户,助力汽车行业的电气化进程。

仲小龙也分享道,“一项创新技术的顺利投产,肯定会经历各种波折、挑战。SiC的供应和需求,确实处于一个相对动态的平衡阶段,不是说我们快速地投资一家工厂,就能够立刻见到成效。例如,我们在奥地利的功率半导体工厂,从2018年开始建设,一直到2021年9月才投产,整整三年的时间,它投产以后还需要一段时间来爬坡,所以这些都是时间,而且这些是不可避免的时间。”

陈东坡谈到,“对于国内的SiC企业如何抓住这一上车机会,基于三安的思考角度,我觉得主要从以下四方面着手。”

一是重视产品研发,尽快推出车规级的MOSFET产品。目前,国内有众多做SiC的企业,但是真正能有MOSFET产品,并且有批量制造能力的非常少。

二是国内的生产线,包括一些设计企业也应该尽快完成车规产品的认证。

三是提升批量制造能力和良品率,因为产业要做大,尤其像新能源汽车产业,它的带动性极强,对于产能的考量非常大,所以批量制造能力非常关键,而且良品率因为最终会影响到成本、可靠性,因此至关重要。

四是更希望整机带器件,具体到新能源汽车这一领域,下游的新能源汽车厂商和这种tier1企业,应该更多的和上游的元器件厂商进行联合创新和互动,包括给他们一些试用的机会。因为产品的第一代开发出来以后,要说真正做到有性价比、高可靠,往往不是单纯依靠研发就能搞定,很多产品完成技术原型开发以后,需要大量的试用,才能把性价比体现出来。

写在最后

总体而言,伴随国内外众多车企布局800V高压平台,SiC产业链确实迎来“风口”,但也必须直面问题,SiC整体商用规模还不大,与硅基的器件相比,其产业发展的时间还相对较短,在标准化、成熟度等方面都还有很长的路要走,尤其是在品质和长期的可靠性方面,还有大量的研究和实验验证工作需要完成。另外,工艺制程的进步也还需要有一个过程,尤其是对于大规模制造来讲,制程的质量控制极为重要。(校对/Jimmy)

责编: 干晔

杜莎

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无畏红尘中打滚,有破有立

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