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2019

07/03

电动汽车上的“全SiC”功率器件,系关键要素

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作为半导体界公认的“一种未来的材料”,在沉寂了一段时间之后,SiC功率元器件终于在汽车市场迎来了爆发,尤其是在有着巨大增长机会的电动汽车领域。

据了解,基于SiC的功率半导体先前主要用于电动汽车的车载充电装置,目前正逐步进入系统的核心驱动部件——牵引逆变器,并带来了引人注目的变化。

为什么时至今日,SiC能够在汽车市场尤其是电动汽车领域取得不错的发展呢?这就不得不提到SiC出色的性能。

逆变器中的“全SiC”功率模块

决定一个好的逆变器的关键在于能否进行有效的功率转换,对于电动汽车而言是如此,对于电动汽车赛事而言,这更是取胜的关键。

据了解,在素有“电动汽车研发试验场”之称的电动方程式赛事Formula E的赛车的逆变器上就使用上了“全SiC”功率模块。

那么SiC的功率元器件究竟有何与众不同之处呢?

可以这样说, “全SiC”功率模块与普通的IGBT模块相比,能显著降低开关损耗,并实现高效率的功率转换。

此外,SiC还使得功率器件的漂移区更薄、能显著降低导通状态电阻,由此SiC元器件的芯片尺寸可以大幅缩小。

目前,Formula E中的VENTURI 车队已经开始采用其官方技术合作伙伴(ROHM)罗姆提供的“全SiC“功率元器件。

值得一提的是,在采用了罗姆的“全SiC“功率模块之后,Formula E车队配备的逆变器与第二赛季赛事相比,体积缩小了43%,重量减轻了6kg。而逆变器的小型化和轻量化也有助于提高电动赛车的行驶性能。

不仅如此,SiC更高的带隙和热导率,使其可以在更高结温 (175–200摄氏度) 条件下可靠地工作,从而降低或消除主动冷却要求。

这也正如第五赛季刚刚加入Formula E车队的前F1冠军菲利普·马萨所(Flipe Massa)所说:“Formula E最吸引我的地方是它不仅仅是赛道上的竞争,同时也是技术开发商追求最高效率的大比拼。我们相信我们找到了最完美的技术合作伙伴,罗姆是SiC功率元器件解决方案的领先公司。”

新能源汽车将带动SiC增长

罗姆对SiC的研发不止限于逆变器。

比如,其推出的SCT2/SCS2系列通过使用SiC的功率元器件,让EV单元变得更小、耗电量更低,而这也对电动汽车高效率化以及扩大室内空间方面做出了贡献;DC/DC转化器系统则通过搭载SiC MOSFET可实现高速开关工作,提高安全性的同时也实现了小型化和高能化。

可以说,SiC元器件除了帮助实现更高的充电效率、更长的续驶里程外,SiC的耐高温、耐高压以及满足高频响应的特性也恰好满足了当下新能源汽车的应用所需。SiC将有望推动实现绿色出行的能源供应、低碳、智能、可持续发展,进而抢占未来高科技产业发展的制高点。

罗姆作为SiC为核心的元器件技术的领先公司,始终领跑在技术和质量的最前沿。同时作为扎根中国的企业,除与清华大学多番合作外,也与国内多家知名高校进行产学合作,不断结出丰硕果实。

也正如“质量缔造名牌,名牌承载质量”所言,“品质第一”是罗姆一直不变的追求。从半导体材料的硅锭采集、芯片设计、晶圆制造、光掩膜到模具和量产设备,整个生产系统罗姆坚持自行开发,这不仅可以控制生产系统的每个环节,还确保了高品质、最先进的技术得以实现。

据业内预测显示,在中国和其他国家的推动下,电动汽车市场将从2018年的160万辆增长到2019年的200万辆。到2025年,市场预计将达到2500万辆。而与之适应的SiC材料全球市场规模将从2017年的4亿美元快速增长到2025年的16亿美元,乐观的预测甚至能达到34亿美元。

如今新能源汽车越来越被重视,其也必将成为一种趋势,在可预见的未来,电动汽车应用的SiC元器件市场将不可限量!