車企自研碳化硅模塊，更有“性價(jià)比”的選擇

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）近日理想汽車在招聘信息中披露，公司在新加坡成立功率器件研發(fā)辦公室，目前公開四個(gè)技術(shù)崗，包括SiC功率模塊失效分析/物理分析專家、SiC功率模塊工藝專家、SiC功率模塊電氣設(shè)計(jì)專家和SiC功率模塊設(shè)計(jì)專家。

這也意味著理想正在籌備自研碳化硅功率模塊，未來或可能建立功率模塊封測(cè)產(chǎn)線。

電動(dòng)汽車時(shí)代，功率模塊和碳化硅地位越來越高

電動(dòng)汽車與燃油汽車的成本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大差異，在電動(dòng)汽車中，電池成本占比最高，達(dá)到40%-50%，而電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占到全車成本15%-20%。其中功率模塊就占到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一半左右的成本，如果功率模塊從IGBT換成SiC模塊，成本還會(huì)繼續(xù)提升。

功率模塊是由多個(gè)功率單管比如IGBT、MOSFET等按照不同的需求，通過特殊的封裝將多個(gè)單管組成整體的模塊。由于整合了驅(qū)動(dòng)電路等，功率模塊在高壓、大電流場(chǎng)景應(yīng)用的同時(shí)，還能夠簡(jiǎn)化外部電路，在電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器等方面起到重要作用。

理想汽車在近期的廣州車展上展示了旗下首款純電車型理想MEGA，采用了800V高壓平臺(tái)以及SiC模塊，實(shí)現(xiàn)5C快充，峰值充電功率超過500kW。在未來的800V平臺(tái)中，SiC器件在高壓大電流場(chǎng)景中的效率優(yōu)勢(shì)，將會(huì)使得SiC功率模塊將會(huì)成為800V車型中不可或缺的部分。

實(shí)際上理想汽車去年3月還與三安半導(dǎo)體共同成立了蘇州斯科半導(dǎo)體，主要面向功率半導(dǎo)體的研發(fā)和生產(chǎn)。根據(jù)理想汽車官方公布的消息，去年8月理想汽車位于江蘇蘇州高新區(qū)的功率半導(dǎo)體研發(fā)及生產(chǎn)基地就已經(jīng)正式啟動(dòng)建設(shè)，該生產(chǎn)基地未來將主要專注SiC功率模塊的研發(fā)和生產(chǎn)。

理想汽車當(dāng)時(shí)表示，預(yù)計(jì)該生產(chǎn)基地2022年內(nèi)竣工后進(jìn)入設(shè)備安裝和調(diào)試階段，2023年上半年啟動(dòng)樣品試制，2024年正式投產(chǎn)后預(yù)計(jì)產(chǎn)能將逐步提升并最終達(dá)到240萬只碳化硅半橋功率模塊的年生產(chǎn)能力。

面對(duì)2024年800V平臺(tái)上量，以及旗下首款純電車型上市，理想早已做好準(zhǔn)備。

投資功率模塊更有性價(jià)比

在近幾年車企投資芯片的熱潮中，除了自動(dòng)駕駛芯片、MCU等邏輯IC之外，最火爆的當(dāng)然也是功率芯片，包括SiC MOSFET、IGBT等等。從電子發(fā)燒友對(duì)2022年的車企投資統(tǒng)計(jì)中，對(duì)碳化硅器件以及功率模塊的投資數(shù)量占比接近30%，足以說明車企對(duì)其的重視程度。

其中又以功率模塊自研居多，因?yàn)楣β誓K性能很大程度上取決于封裝和散熱，目前還存在較大的創(chuàng)新空間，而IGBT、MOSFET等實(shí)際上改進(jìn)的空間相對(duì)較小，同時(shí)在車規(guī)SiC MOSFET方面，目前能夠應(yīng)用到電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器的產(chǎn)品基本上是海外大廠供應(yīng)。

這又關(guān)系到車規(guī)認(rèn)證以及在汽車上使用的可靠性驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)廠商雖然在今年也有不少SiC MOSFET產(chǎn)品通過車規(guī)認(rèn)證，但真正用到汽車主驅(qū)上，還需要經(jīng)過車企長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證可靠性以及新車導(dǎo)入周期，這對(duì)于車企而言自研的周期明顯也過長(zhǎng)了。且國(guó)內(nèi)SiC MOSFET領(lǐng)域的供應(yīng)商較多，對(duì)國(guó)內(nèi)新勢(shì)力車企而言顯得沒有太大的自研必要。

因此車企投資功率模塊，無論是打出功率模塊封裝散熱上的技術(shù)差異化，還是降低供應(yīng)成本，都有立竿見影的效果。就像理想汽車投資的功率模塊產(chǎn)線，2022年內(nèi)竣工后，經(jīng)過一年多時(shí)間的試制和測(cè)試，2024年就能正式投產(chǎn)，整體投資周期相比單純的功率芯片更短。

在理想之外，其他車企也在持續(xù)布局功率模塊，早在2021年，蔚來就宣布將建設(shè)一條SiC功率模塊工藝試驗(yàn)線；長(zhǎng)城汽車近期宣布自主研發(fā)的IGBT功率模塊成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；而更早前的比亞迪半導(dǎo)體，就已經(jīng)從功率芯片、功率模塊上實(shí)現(xiàn)自研自產(chǎn)，甚至對(duì)外供貨。

更多的車企則傾向通過投資來完成功率模塊的布局。2021年12月，上汽旗下的上汽資本投資SiC功率模塊供應(yīng)商積塔半導(dǎo)體；2019年?yáng)|風(fēng)汽車與株洲中車時(shí)代半導(dǎo)體合資組建智新半導(dǎo)體，建設(shè)功率模塊封測(cè)產(chǎn)線；沃爾沃汽車今年9月投資了功率模塊和電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方案供應(yīng)商臻驅(qū)科技，吉利汽車則孵化了晶能微電子以及與芯聚能合資成立了芯粵能半導(dǎo)體，在功率芯片以及功率模塊上進(jìn)行布局。

小結(jié)：

電動(dòng)汽車時(shí)代，功率模塊幾乎相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油車中的“變速器”，作為核心零部件之一的功率模塊，將會(huì)越來越受到車企重視。