碳化硅陶瓷基板在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

 相比硅基功率半導(dǎo)體，碳化硅功率半導(dǎo)體在開(kāi)關(guān)頻率、損耗、散熱、小型化等方面存在優(yōu)勢(shì)，隨著特斯拉大規(guī)模量產(chǎn)碳化硅逆變器之后，更多的企業(yè)也開(kāi)始落地碳化硅產(chǎn)品。本文主要介紹碳化硅陶瓷基板產(chǎn)品的應(yīng)用方向。

一，應(yīng)用方面

       車(chē)載領(lǐng)域，功率器件主要用在DCDC、OBC、電機(jī)逆變器、電動(dòng)空調(diào)逆變器、無(wú)線充電等需要AC/DC快速轉(zhuǎn)換的部件中（DCDC中主要充當(dāng)快速開(kāi)關(guān)）。

        相比硅基材料，碳化硅材料擁有更高的臨界雪崩擊穿場(chǎng)強(qiáng)（3×106V/cm）、更好的導(dǎo)熱性能（49W/mK）和更寬的禁帶（3.26eV）。禁帶越寬，漏電流也就越小，效率也越高。導(dǎo)熱性能越好，則電流密度就越高。臨界雪崩擊穿場(chǎng)越強(qiáng)，則可以提升器件的耐壓性能。

       因此在車(chē)載高壓領(lǐng)域，由碳化硅材料制備的MOSFET和SBD來(lái)替代現(xiàn)有的硅基IGBT和FRD的組合能有效提升功率和效率，尤其是在高頻應(yīng)用場(chǎng)景中降低開(kāi)關(guān)損耗。目前最有可能在電機(jī)逆變器中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，其次為OBC和DCDC。

在800V電壓平臺(tái)中，高頻的優(yōu)勢(shì)使得企業(yè)更傾向選擇碳化硅MOSFET方案。因此目前800V電控大部分規(guī)劃碳化硅MOSFET。

平臺(tái)級(jí)別的規(guī)劃有現(xiàn)代E-GMP、通用奧特能（Ultium）-皮卡領(lǐng)域、保時(shí)捷PPE、路特斯EPA，除保時(shí)捷PPE平臺(tái)車(chē)型未明確搭載碳化硅MOSFET外（首款車(chē)型為硅基IGBT），其他車(chē)企平臺(tái)均采用碳化硅MOSFET方案。

800V車(chē)型規(guī)劃的話就更多了，長(zhǎng)城沙龍品牌機(jī)甲龍、北汽極狐S HI版、理想汽車(chē)S01和W01、小鵬G9、寶馬NK1、長(zhǎng)安阿維塔E11均表示將搭載800V平臺(tái)，此外比亞迪、嵐圖、廣汽埃安、奔馳、零跑、一汽紅旗、大眾等也表示800V技術(shù)在研。

從Tier1供應(yīng)商800V訂單獲取的情況來(lái)看，博格華納、緯湃科技、ZF、聯(lián)合電子、匯川均宣布獲得800V電驅(qū)動(dòng)訂單。

而在400V電壓平臺(tái)中，碳化硅MOSFET則主要處于高功率以及功率密度和高效率的考量。如現(xiàn)在已經(jīng)量產(chǎn)的特斯拉Model 3\Y后電機(jī)，比亞迪漢后電機(jī)峰值功率200Kw左右（特斯拉202Kw、194Kw、220Kw，比亞迪180Kw），蔚來(lái)從ET7開(kāi)始以及后續(xù)上市的ET5也將采用碳化硅MOSFET產(chǎn)品，峰值功率為240Kw（ET5為210Kw）。此外，從高效率角度來(lái)考慮部分企業(yè)也在探索輔驅(qū)用碳化硅MOSFET產(chǎn)品的可行性。

除電控產(chǎn)品外，部分企業(yè)在OBC和DCDC產(chǎn)品中也逐步采用碳化硅MOSFET產(chǎn)品，如欣銳科技已經(jīng)在小三電（OBC產(chǎn)品）中采用該方案。

綜合來(lái)看，僅電控產(chǎn)品來(lái)看碳化硅MOSFET在800V平臺(tái)的應(yīng)用確定性要強(qiáng)于400V平臺(tái)，而對(duì)于小三電產(chǎn)品中，當(dāng)下最大的制約因素為材料成本，短期替代性不強(qiáng)。

可見(jiàn)碳化硅陶瓷基板用于汽車(chē)逆變器等產(chǎn)品，具體更好的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能、以及有效減少損耗，和漏電的風(fēng)險(xiǎn)等。需要做碳化硅陶瓷基板的汽車(chē)制造商可以找金瑞欣特種電路加工碳化硅陶瓷基板。

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