新能源车电驱追求小而美，碳化硅器件备受车企关注

继特斯拉之后，最近另外两家车企——日产（Nissan）和广汽埃安也发布了下一代电驱系统。记者注意到，三家车企在谈及新电驱系统时不约而同地提及了第三代半导体碳化硅的应用价值。

广汽埃安方面表示，已深度介入碳化硅产业链建设，围绕碳化硅产业链布局，从芯片布局、均流一致性、缩小芯片开关延时、叠层功率回路设计等方向进行突破。

碳化硅助力电驱做小

3月9日，日产汽车宣布，其已开发出新一代电动动力总成“X-in-1”原型机，其中 X 代表各种动力总成部件，纯电驱动系统是“3合1”方案，将电机、逆变器和减速器集成在一起。而特斯拉此前也宣布，将下一代自研电驱将实现减重20%，减少25%稀有金属的使用，体积缩小75%，并不再使用稀土材料。对于把电驱做小这件事情，广汽埃安直接将新发布的高性能集成电驱技术群命名为“夸克电驱”。

小电驱与大功率的兼得已成车企追求的主流，对于何以能把电驱做小，据日产介绍，采用碳化硅是关键技术之一。其能够提高性能、降低损耗、缩小体积，并且降低噪音和振动。

记者从业内人士处了解到，碳化硅用在车用逆变器上，在相同功率等级下，全碳化硅模块的封装尺寸显著小于硅模块，同时也可以使开关损耗降低75％（芯片温度为150°C）。在相同封装下，全碳化硅模块具备更高的电流输出能力，支持逆变器达到更高功率。

目前，除了上述三家车企外，丰田旗下bZ4X、Mirai、Prius以及雷克萨斯RZ也都已采用碳化硅技术，此外本田、福特、大众等也已开始应用碳化硅方案。国内车企中，比亚迪汉、唐四驱等旗舰车型上已使用碳化硅模块，蔚来旗下ET7、ES7、ES8、EC7等车型也已经用上碳化硅电驱系统，小鹏旗下G9亦采用了碳化硅器件。

蔚来汽车功率半导体设计团队负责人、高级总监李道会此前介绍称，蔚来今年要发布几款新车，已公布的新型ES8和EC7都是用碳化硅模块。目前在车上直接用的是国外生产的模块，没有充分发挥碳化硅器件的性能。蔚来已经建立了开发碳化硅器件的能力，也在电驱方面建立了全套自主开发和量产能力，希望最终由国产的芯片供应商来完成相关碳化硅器件的供应。

国产化正推进中

特斯拉在投资日上指出，作为动力系统关键部件的碳化硅晶体管价格昂贵。记者了解到，特斯拉Model 3逆变器集成了意法半导体的碳化硅MOSFET的功率模块，每辆汽车总共有48个碳化硅MOSFET裸片。按照这个数量计算，平均2辆Tesla的纯电动车就需要一片6英寸碳化硅晶圆。6英寸碳化硅晶圆零售价目前为750-900美元。

然而，这仍没有阻挡车企蜂拥碳化硅技术。业内人士告诉记者，碳化硅模块体积小利于封装和集成，相较IGBT模块，碳化硅模块能为整车节省约5%能耗。尽管在单个晶体管价格较高，但是从整体的集成效果来看，碳化硅器件能够提供更加优秀的性价比和集成的可能性。据日产介绍，与 2019 年的水平相比，这次发布的新一代电驱系统，到2026年的开发和制造成本将降低30%。

目前，如何加快碳化硅功率器件“上车”是产业界目前热议的话题。继新能源汽车充电器之后，碳化硅器件“上车”应用的下一个风口是电驱，这方面的国产化正在推进中。

中国电子科技集团首席专家、宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室主任柏松对记者表示，在车载充电器领域，碳化硅MOSFET的渗透率已很高。电机控制器将是近几年碳化硅MOSFET要更高速发展的关键因素，目前虽然市场渗透率还不是很高，但是这个领域的市场规模巨大，已经成为碳化硅MOSFET最大的应用市场。

柏松认为，国产碳化硅器件还需要解决高可靠性等问题，里面涉及设计、制造、封装的环节，需要技术链上下游合作，共同推进技术的成熟和应用。