文 | 半导体产业纵横bt核工厂发布器
最近,比亚迪认真发布了超等 e 平台,这是全球首个量产的乘用车"全域 1000V 高压架构",将电板、电机、电源、空调等全系高压部件都作念到了 1000V,将新能源汽车带入"油电同速"期间。王传福现场演示时,唐 L 车型电量从 8% 充至 61% 仅用 5 分钟,续航里程从 53 公里跃升至 410 公里的场景。
此外,为符合全新的 1000V 架构,比亚迪同步推出了 1500V 车规级 SiC 功率芯片,这亦然行业初次量产专揽的、最高电压等第的车规级碳化硅功率芯片,亦然超等 e 平台的中枢部件。
韩国情色电影汽车产业高压平台加快迭代
其实所谓的 400V、800V、1000V 等架构并非精准数值,也不是国度措施,而是行业频频的称谓。
一般来说,额定电压在 230V 至 450V 之间的车辆属于 400V 架构;550V 至 930V 之间为 800V 架构;830V 至 1030V 基本可称作 900V 架构,像蔚来普及的 900V 平台,最高电压达 925V,充电峰值功率 600kW,充电峰值电流 765A,就处于这一区间。1000V 架构往往指额定电压在 930V 往上,接近或达到 1000V 致使更高的情况。
2019 年上市的保时捷 Taycan 是高电压平台的 "先驱"。出于对充电速率和握续性能的追求,Taycan 率先量产了 800V 电压平台,但看成"先驱",保时捷也承担了相应的开发风险和挑战,受限于各零部件开发经由的不同,领先的 Taycan 并莫得拿出一个全都由 800V 用电器组成的电压平台,并在电板的快充速率上进行了一定的和调解败北。
不吝在车上增多如斯复杂的电压休养开荒,保时捷 Taycan 最主要的主意等于要指责用户在充电上付出的时期资本。而在其他高压部件以及电板快充才能赢得进取之后,保时捷 Taycan 终点后续车型还有望在 350kW 充电功率的基础上,进一步发掘出 800V 电压平台的后劲。
如今高电压平台技巧也在遮掩更多子民车型。当代汽车就在其 E-GMP 平台上使用了 800V 电压平台。疾驰的 EVA 平台、通用的第三代纯电动平台、捷豹路虎的电气化平台,也都纷繁聘用了 800V 看成车辆的运行电压。此外,固然 MEB 平台的车型才上市不久,但巨匠也迫不足待地提议了 Trinity 神色,预测将于 2026 年专揽 800V 超充技巧。
国内方面,新势力、自主、合伙主流车企均已布局高压平台架构。新势力车企如赛力斯问界、蔚来、小鹏,自主品牌如比亚迪、极氪、埃安、极狐、阿维塔,合伙车企如疾驰、良马、奥迪等。跟着越来越多的车企布局 800V 高压平台架构,技巧老练度不停提高,同期由于限制效应,资本逐步指责,质料也愈加安稳,这为 800V 高压平台大限制上车提供了坚实的基础。
不错说,国内厂商在高电压平台方进取的开发责任也并不逾期。比亚迪是第二家领有 1000 千瓦充电器的中国汽车制造商。东风旗下的 Voyah 品牌旧年 9 月推出了 VP1000 充电器,但实践速率安谧。
从两年前 800V 高压平台还仅仅高端车的专属,到目下新车多量秉承,高电压大功率超充的普及固然还比不上低压充电桩,但永恒来看,800V、900V 致使 1000V 高压架组成为主流是势必趋势。
高压平台上风昭彰
以往,受硅基 IGBT 功率元器件耐压才能规章,电动车高压系统多秉承 400V 电压平台。基于该电压平台的充电桩中,充电功率最大的是特斯拉第三代超等充电桩,达到了 250kW,责任电流的峰值接近 600A。若要进一步提高充电功率、指责充电时期,将电压平台从 400V 进步到 800V、1000V 致使更高水平,大势所趋。
800V 电压平台搭配 350kW 超等充电桩,充电速率远超常见的 120kW 直流快充桩,逐步向传统燃油车加油的绵薄体验逼近,这对依赖巨匠充电要领的用户而言是极大的便利。而且,在用电功率换取的情况下bt核工厂发布器,提高电压等第能减小高压线束传输电流,缩减线束截面积,指责线束分量、勤俭装配空间。
确认业内东谈主士分析,在我国超等充电桩国标落地后,充电桩的最大充电功率有望达到 600kW 以上,"充电五分钟、续航 200 公里"也将从一句打趣造成实验。
比亚迪的 1000V 平台上风则更为杰出:一是补能速率大幅进步,比较 800V 架构汽车充电 5 分钟续航 200 公里傍边,1000V 平台可罢了充电 5 分钟续航 400 公里;二是电机功率显赫进步,千伏架构电机在高速区后段功率进步超 100%,零百加快更快,100 - 200 公里超车加快更强;三是电机功率密度大幅提高,1000V 电压平台使电机铜损更小,比亚迪超等 e 平台的电机功率密度达到 16.4kW/kg,远高于部分 800V 电机的 8kW/kg。
高压平台为什么聘用碳化硅?
高电压平台技巧虽看似仅仅进步整车电压,但在技巧开发和专揽上却是系统工程。
在电驱动系统中,电压升高对绝缘才能、耐压等第和爬电距离条目更高,会影响电气部件联想和资本。其中,电机规章器的中枢元件 —— 功率半导体器件是主要难点。
目下,大奶女兴隆车规级措施的功率半导体器件里,主流的硅基 IGBT 耐压等第在 600 - 750V,适用于 800V 平台的高压 IGBT 产物较少,且存在损耗高、成果低的问题。为适配 1000V 超高压充电,比亚迪自研并量产了电压等第达 1500V 的全新一代车规级碳化硅功率芯片,这是行业初次量产乘用车专揽的最高电压等第车规级碳化硅功率芯片。
比较于硅材料,碳化硅具备高压、高频、高温的特质,在功率进步、指责损耗方面施展出色。在新能源汽车中,SiC 主要专揽于能源规章单位(PCU)和充电单位(OBC)。对前者而言,专揽碳化硅的 SiC MOSFET 相较面前主流的 Si IGBT 粗略让升压休养器(boost converter)将能源电板的输出电压升压到更高,同期也能让逆变器(inverter)将直流电更始为交流电的频率变得更高。
更高的输出电压不错适配性能愈加强劲的驱动电机,灵验减小尺寸、体积和分量,同期碳化硅具有更低的关断损耗,从而减少了发烧量。这么一来,起首不错提高成果并扩大高效转速区间,让新能源车在夙昔不擅长的中高速工况下也变得高效,带来更长的续航里程;二来,由于发烧量大幅指责,使 PCU 散热需求指责,从而削弱 PCU 质料与体积,开释更多空间并进一步轻量化,一定程度上蔓络续航。因此,SiC 在 PCU 上的专揽,不错让新能源汽车续航更长,性能更强。而在 OBC 的专揽上,由于不错承受更高的充电电压,使得充电时期进一步指责。
目下大部分 400V 车型仍是硅基 IGBT 的天地,对秉承碳化硅仍方寸大乱,但在 800V-1200V 平台,碳化硅功率半导体澄莹是绝佳聘用。而且,比亚迪不仅将电板和电驱升级到 1000V,还对充配电系统、电动空调等再行联想,一皆进步到 1000V,这也将增多碳化硅半导体的专揽量。
仅仅由于目下在产能和资本方面仍无法与 IGBT 相比好意思,碳化硅器件的普及还需要时期,业内对2025 年碳化硅 MOSFET 的浸透率预期多量在 20%傍边,将来几年内 IGBT 仍将是电驱动系统最主流的功率半导体器件。
碳化硅开启扩产海浪
2024 年,比亚迪虽为全球新能源汽车销量冠军,但碳化硅车型销量低于特斯拉、祥瑞。这次比亚迪将乘用车碳化硅主驱芯片电压进步至 1500V,首乘车型遮掩汉 LEV、唐 LEV、仰望 U7、腾势 N9,将来该技巧将下放至全系车型,包括初学级产物 ( 如秦 LEV 等 ) ,将来将大幅增多碳化硅的用量需求。
在市集需求推动下,中国碳化硅衬底坐褥才能马上彭胀。统计数据揭示了一个显赫的增长趋势:放荡 2024 年 6 月底,中国在这一界限的产能依然达到了约 348 万片(等效 6 英寸),何况预测到年底这一数字将增至 400 万片。
天岳先进的上海临港工场放荡 2024 年一季度已粗略罢了年 30 万片导电型衬底的才能,何况正在诡计临港工场的第二阶段产能进步,其 8 英寸碳化硅总体产能诡计约 60 万片。
天科合达碳化硅晶片二期扩产神色在徐州经开区开工,神色总投资 8.3 亿元,达产后,可罢了年产碳化硅衬底 16 万片。
晶盛机电已量产 6-8 英寸碳化硅衬底且中枢参数主意达到行业一活水平,正在积极推动 8 英寸碳化硅衬底的产能快速爬坡,并拓展了国际客户。
烁科晶体SiC 二期神色已齐全验收,其中一期工程已于 2024 年 5 月完成验收;二期工场在一期工程基础上扩建,在 2023 年 8 月进行备案,同庚 10 月提交诞生肯求,目下也宣告完成验收,建成后将新增 6-8 英寸碳化硅衬底年产能 20 万片。
中晶芯源其 8 英寸碳化硅神色认真投产,估量打算总投资 15 亿元,达产年产能为 30 万片。
今后三年,南砂晶圆投资扩产的要点将放在济南朔方基地神色上,大幅进步 8 英寸碳化硅衬底产能。
重庆三安其 8 英寸碳化硅衬底厂在 8 月底已罢了点亮通线,年产能为 8 英寸碳化硅衬底 48 万片,是三安光电为其与意法半导体合伙的 8 英寸碳化硅器件厂配套诞生的碳化硅衬底厂。
此外,士兰明镓、广东天域半导体、芯粤能等企业也在大举扩产。
不丢脸出,很多厂商的产能爬坡速率卓越预期。
中国企业领跑碳化硅衬底技巧
除了产能外,中国企业在碳化硅衬底技巧方面也在不停冲破。
2024 年 11 月,天岳先进发布了 12 英寸(300mm)N 型碳化硅衬底产物,瑰丽着碳化硅产业认真迈入超大尺寸碳化硅衬底期间。
2024 年 12 月,中电科半导体材料有限公司所属山西烁科晶体有限公司得手研制出 12 英寸(300mm)高纯半绝缘碳化硅单晶衬底,并同期研制得手 12 英寸(300mm)N 型碳化硅单晶衬底。
中国企业如今运转逐步领跑碳化硅衬底技巧。文牍清爽,2021 年至 2023 年期间,中国参与者流露的 SiC 发明专利数目增多了约 60%,是全球主要国度和地区当中增长更快的bt核工厂发布器,同期亦然专利肯求量最多的。尤其是 2023 年,在全球 SiC 专利肯求当中,卓越 70% 都是来自于中国实体。这也侧面体现了中国企业的研发才能。