碳化硅陶瓷基板在汽車領(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。

       因此在車載高壓領(lǐng)域，由碳化硅材料制備的MOSFET和SBD來替代現(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)車型未明確搭載碳化硅MOSFET外（首款車型為硅基IGBT），其他車企平臺(tái)均采用碳化硅MOSFET方案。

800V車型規(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），蔚來從ET7開始以及后續(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。

綜合來看，僅電控產(chǎn)品來看碳化硅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)。

可見碳化硅陶瓷基板用于汽車逆變器等產(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制造商可以找金瑞欣特種電路加工碳化硅陶瓷基板。

                                                                      以上內(nèi)容來源：先進(jìn)陶瓷在線