拥抱SiC模组正向开发趋势

2024-09-28 11:38   广东  

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拥抱SiC模组正向开发趋势

碳化硅模组封装技术路线争议不断。

IGBT时代,英飞凌凭标准化工艺横扫市场。而今,SiC应用加速,功率模块客制化需求激增。

车企为求极致性能与成本控制,纷纷自研或定制功率模组。蔚来、小鹏、理想、华为、小米及上汽、一汽等已启动定制开发。特斯拉率先弃用HPD,采用单管集成方案量产,车企定制模块成主流,掌握产品定义话语权。

HPDrive为当前汽车主驱市场主流封装,但其三相全桥结构存在回路长、电感高、开关损耗大、通流受限等问题,导致碳化硅用量多、成本高、性能不佳。因此,开发适配碳化硅特性的封装方案至关重要。

车厂采用碳化硅的核心诉求在于:在保障高功率与车规安全的前提下,实现成本最优化。以350KW主驱模块为例,800V平台需超500A通流,碳化硅MOSFET的电流承载力决定其用量,进而影响总成本(碳化硅占模块成本70%以上)。故碳化硅应用成本主要受单车需求量和单位面积价格影响,前者关联模块与器件设计,后者则由材料本身决定。

各车企碳化硅模组端参与布局情况(来源:InSemi )


HPDrive仍为汽车主驱市场主流封装,但其三相全桥构型存缺陷:回路长、电感高(25nH),引发高开关损耗,限制通流(<70A)。这推高了碳化硅用量与成本,模块性能与效率不佳。因此,针对碳化硅特性开发适配封装方案迫在眉睫。

车厂之所以青睐碳化硅这一尖端材料,源自于其无可比拟的性能优势,它如同汽车工业的璀璨新星,引领着动力与效率的革命性飞跃。

碳化硅,这一以碳和硅为主要成分的化合物,不仅拥有超凡的硬度与耐磨性,更在导电与导热性能上展现出惊人的天赋。在新能源汽车的心脏——电机与逆变器系统中,碳化硅的引入仿佛为车辆注入了强大的生命力。

碳化硅半导体器件能显著降低能量损耗,提升电能转换效率,这意味着同样的电池组能提供更长的续航里程,让消费者的出行更加无忧。它如同一位精明的能量管理者,让每一丝电力都得到充分利用,拒绝浪费。

碳化硅的高热导性为散热难题提供了优雅解决方案,有效降低了系统工作温度,延长了关键部件的使用寿命,为车辆的安全稳定运行保驾护航。它就像是一位冷静的守护者,确保动力系统在极端条件下依然能够稳如磐石。

碳化硅的轻量化特性也是其受到车厂青睐的重要原因之一。在追求车辆整体性能与能耗平衡的今天,任何一丝重量的减轻都意味着能效的进一步提升。碳化硅材料的应用,正是这一理念下的精妙实践,让车辆在保证强劲动力的同时,也能实现更加环保的出行方式。

车厂选择碳化硅,是出于对技术进步的追求,对能效提升的渴望,以及对未来可持续出行愿景的坚定信念。



英飞凌HPD:

碳化硅改版IGBT模块,虽优化显著,功率上限300kw,通流限70A/25mm²。优势在于供应链成熟,兼容IGBT驱动设计,无需车企重新开发,为主流方案,受车企青睐。国内模块企业普遍跟进HPD路线。

图:英飞凌HPD模块

丹佛斯DCM

丹佛斯DCM模块通过优化物理层电路分布,降低回路电感至20nH内,并改进电路布局与材料工艺,成功提升输出功率至400KW级,通流密度超80A/25mm²,成本降幅达20%-30%,成为HPD模块高效解决方案的典范。

图:Danfoss DCM模块

其最大劣势在于,我们当前面临的模块结构革新,从传统的布局转变为三引脚设计,这一转变犹如一场技术领域的深刻变革,它不仅颠覆了既有的兼容生态,更直接挑战了与HPD(高性能数据接口)的和谐共存!


蔚来已量产使用DCM方案


丹佛斯作为该领域的领航者,以其深厚的技术底蕴和敏锐的市场洞察力,早已占据了市场的制高点。


而在国内,随着新能源汽车产业的蓬勃发展,一些勇于探索的车企已率先迈出步伐,成功量产搭载DCM(动态控制模块)技术的车型特别值得一提的是,国内企业对DCM模块成为车用主流技术路线的关注度非常高,近年来多个模组企业纷纷推出了自己的DCM模块方案:



流深资本判断,进度领先的企业有望重新定义碳化硅时代新的封装形式,并完成定制品向标准品的转换,成为下一个HPDrive,下一个英飞凌。


市场应用促技术发展,需拓展市场,与产业链伙伴紧密合作,构建协同发展生态。参与国际竞争,提升IGBT品牌影响力及市场占有率,实现从追随到并跑乃至领先的转变。


马斯克去年宣布特斯拉单车碳化硅用量减75%,实则是模块优化提升碳化硅性能,减少用量不降功率。特斯拉原用小众TPAK方案,碳化硅用量高但能快速规模化。因TPAK无更多优化空间,特斯拉新车将采用定制模块方案。




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有个做半导体叫大鹏
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