官方微信
手机客户端
设为首页
收藏本站
扫一扫,关注我们
QQ登录
微信登录
登录
注册
我的空间
我的消息
我的积分
我的收藏
我的好友
我的相册
我的道具
帐号设置
退出登录
免费发布信息
首页
Portal
新闻资讯
论坛
BBS
城事杂谈
求职招聘
房屋出租
织里跳蚤
房产资讯
关于我们
导读
首页
房产
装修
亲子
婚嫁
美食
汽车
旅游
娱乐
信息
求职
租房
二手房
招聘
拼车
二手车
服务
生活服务
城事杂谈
跳蚤市场
便民服务
社区
城事杂谈
情感天空
户外旅游
房产楼市
装修装饰
美食天地
当前位置:
»
论坛
›
城事杂谈
›
汽车天地
›
帖子
@所有织里人,这份国庆假期安全提
节前这场新闻发布会聚焦治安与共富
师傅,不好了!“二师兄”掉在高速
[ 理财 ]
大润发,要被卖了
[ 学习教育 ]
返程高峰开启!千万别这样“遛娃”,有孩
[ 理财 ]
炸裂的非农就业数据
[ 汽车天地 ]
智界R7订单会超问界M7?收割国庆车市,为
[ 房产资讯 ]
不知不觉中,西安新房价格又变了
返回列表
发帖
回复
发表帖子
车辆买卖
查看:
1251
|
回复:
1
[购车优惠]
800V“绝配”碳化硅
[复制链接]
asdfghjklo123
asdfghjklo123
当前离线
积分
7094
关注TA
发消息
发表于 2021-12-10 10:11:44
|
来自:中国
|
显示全部楼层
|
阅读模式
IAUTO
速度 深度 态度
导|语
2021/12/10
2021,碳化硅爆发“元年”。2022年,800V爆发“元年”。
作者丨王小西
责编丨罗超
编辑丨朱锦斌
10月份,美国《华尔街日报》报道,全球汽车行业正把数以十亿美元计的资金投向以碳化硅(SiC)材料制成的芯片。
比如通用汽车公司,其副总裁希尔潘·阿明就表示:“电动汽车用户正追求更长的续航里程,我们把碳化硅视为电力电子设计中的一种重要材料。”
在说这话之前,通用汽车已经与总部位于达勒姆(北卡罗来纳州)的沃尔夫斯皮德公司达成了一项协议,将使用后者生产的碳化硅器件。
而相辅相成的是,碳化硅的崛起,跟汽车行业正在推进的800V高压平台系统算是“绝配”。在800V高压平台趋近的趋势下,行业预计,未来几年SiC功率元器件将随着800V平台的大规模上车进入快速爆发阶段。
为什么这么说?因为,在800V甚至更高水平的平台上,原本的硅基IGBT芯片达到了材料极限,碳化硅则具备耐高压、耐高温、高频等优势,无疑是IGBT最佳的替代方案。
作为今年热炒的第三代功率半导体材料,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)应用在更高阶的高压功率元器件以及高频通讯元器件领域,代表5G时代的主要材料。特别是碳化硅,可谓集“万千宠爱于一身”。
当然,碳化硅面临的一大挑战是它高企的价格。而如何确保以碳化硅芯片实现的成本节约效益,盖过碳化硅芯片较高生产成本这一不利因素,就成为当下最重要的任务。
俗话说,榜样的力量是无穷的,就像特斯拉所做的那样——特斯拉数年来在功率控制芯片中使用碳化硅,效果是能量损失减少,造就更强大的发动机,提升续航里程,从TCO(总体拥有成本)的角度来讲,单车成本反而下降了不少。
实际上,当下SiC+800V大热,说不清是碳化硅成就了800V,还是800V成就了碳化硅,我们能确定的是,接下来,碳化硅替代IGBT正在成为主流。
碳化硅的优势
从价格方面来说,目前国际上SiC价格是对应硅基产品的5~6倍,并以每年10%的速度下降。据预测,随着未来2~3年市场供应加大,预计价格达到对应硅基产品的2~3倍时,由系统成本减少和性能提升带来的优势,将推动SiC逐步替代硅基IGBT等产品。
按照《华尔街日报》的报道,“研究者估计,根据电动车种类的不同,碳化硅相关技术可以帮助一辆车最终节约出750美元的电池成本。”也有人测算,最终使用SiC合计大约会产生约2000元左右的成本降低。不过,碳化硅材料的成本要接近硅基材料,估计还要等几年。
而碳化硅价格高的原因很简单,因为难造。碳化硅为什么那么难造?可以这么说,钻石有多硬,它就有多硬。所以,碳化硅的制造成本在短期內依然高企。
但是,碳化硅的优势却是非常明确的。比如,体积缩小是其一,丰田的碳化硅元器件体积就要比硅基的缩小80%。此外,据相关分析数据,续航方面,与使用硅基芯片的电动汽车相比,搭载SiC芯片的电动汽车行驶距离平均延长6%。
举个国内的例子,想比亚迪汉EV的SiC模块同功率情况下体积较硅IGBT缩小一半以上,功率密度提升一倍。而且,根据比亚迪公司计划,到2023年比亚迪旗下所有电动车会用SiC功率半导体全面替代IGBT。碳化硅的趋势真是势不可挡啊。
不过,若论及碳化硅的大规模应用,则始于特斯拉。
2018年,特斯拉在Model 3中首次将IGBT模块换成了碳化硅模块。使用下来,在相同功率等级下,碳化硅模块的封装尺寸明显小于硅模块,并且开关损耗降低了75%。而且,换算下来,采用SiC模块替代IGBT模块,其系统效率可以提高5%左右。
当然,从成本来讲,这样并不划算。因为逆变器的功率器件由IGBT替换成碳化硅之后,采购成本上升将近1500元。但是,因为整车效率的提升,导致电池装机量的下降,从电池端把成本又省回来了。
从发展历史来说,全球首款碳化硅功率半导体SiC MOSFET的推出,是在2011年。而在这之前,美国科锐(Cree)公司经过了将近二十年的研发,可谓“难产”。十年之后,SiC才终于迎来“爆发元年”。
而Cree首席执行官Gregg Lowe还确认,公司有望在2022年初建成世界上最大的碳化硅工厂,使其能够充分利用未来几十年的增长机遇。
8英寸时代到来前,供需失衡
从生产工艺来讲,碳化硅目前的主要生产尺寸是6英寸,也就是150mm。不过行业进步还是很快的,8月11日,意法半导体(ST)宣布,其瑞典Norrkping工厂制造出首批8英寸碳化硅晶圆。
据悉,ST首批8英寸SiC晶圆品质十分优良,芯片良品率和晶体位元错误之缺陷非常低。低缺陷率归功于ST在SiC硅锭生长技术深厚积累的研发技术。此外,ST正与供应链上下游技术厂商合作研发专属的制造设备和生产制程。
ST汽车和离散元件产品部总裁Marco Monti表示,汽车和工业市场正在加速推动系统和产品电气化的进程,升级到8吋SiC晶圆将为ST的汽车和工业客户带来巨大优势。
而从6吋到8吋,这也代表着提升功率电子芯片的轻量化和能效方面又迈进了一步。只是,虽说现在8英寸(200mm)的产线已经有量产,但是要全面进入8英寸时代,还需要点时间。
然而一个现实情况是,目前碳化硅功率元器件市场需求的突然爆发,进一步造成了碳化硅供应链的全球性短缺。
以目前的状况,一片碳化硅晶圆也就装备两辆电动汽车。也就是说,以目前全球碳化硅晶圆60万片的年产能,最多也就能够满足120万辆电动汽车的需求。这还没算充电桩等应用。而根据TrendForce集邦咨询研究显示,预计2025年全球对6英寸SiC晶圆需求可达169万片。
再看特斯拉。2020年,特斯拉全球交付了将近50万辆电动汽车;今年上半年的交付量已经达到了38.6万辆,时近年底,预计全年的交付量至少是75万辆。也就是说,目前全球碳化硅晶圆的产能,满足了特斯拉之后,剩下不了多少。
那么,全球碳化硅晶圆方面,主要都有哪些玩家呢?按照2020上半年出货量计算,科锐CREE占据了全球45%的市场份额,日本罗姆的子公司SiCrystal占据20%,II-VI占13%;中国企业的市场份额还比较低,其中天科合达占到5.3%,山东天岳则为2.6%。
从碳化硅的产业链整体来看,主要的SiC衬底、EPI外延片、器件、模组等环节,目前全球碳化硅市场基本被国外垄断。根据Yole数据显示,Cree、英飞凌、罗姆约占据了90%的SiC市场份额。
这里普及一下,SiC器件的制造成本中,有两大工序是其重要组成部分。其中,SiC衬底成本约占总成本的47%,SiC外延的成本占比23%。而SiC衬底制备受限于SiC晶体生长速度慢、过程难以调控、生长多型多、切割难度大等多种问题,全球产能一直处于较低水平。
衬底方面,国际主流已经从4英寸向6英寸过渡,而作为衬底主要供应商的科锐Cree已经开发出8英寸衬底。国内方面,衬底主要供应商有天科合达、山东天岳、同光晶体等能够供应3~6英寸的单晶衬底。技术水平上, 国内SiC以4英寸为主,6英寸衬底还有待突破。
外延片方面,国内厦门瀚天天成、东莞天域、世纪金光已能提供4英寸/6英寸SiC外延片。目前,6英寸碳化硅外延片可以实现本土供应。当然,从整体情况来说,供需失衡的情况还会是未来一段时间內的主流。
800V“元年”
实际上,碳化硅+800V正在联袂而来。我们也可以说,如果2021年是碳化硅“元年”,那么,2022年将成为800V的“元年”。
这次的广州车展上,我们看到了800V正在成为趋势。像比亚迪e平台3.0、东风岚图、吉利SEA浩瀚架构、现代E-GMP、奔驰EVA、通用奥特能平台等都选择800V高压平台,这不是偶然。
从量产时间来看,各大车企基于800V系统的新车将于明后年陆续上市,虽然真正800V的产品大年预计要到2024年左右。
具体而言,小鹏汽车在广州车展上首次亮相的全新SUV小鹏G9,就首次采用800V高压SiC平台。据悉,小鹏汽车还将铺设中国首批量产的480kW高压超充桩,以实现充电5分钟可跑200公里的目标。
同样,长城的沙龙汽车首款车型机甲龙,也支持800V超级快充,峰值电流高达600A,充电10分钟,即可实现CLTC续航401公里。还有零跑,其800V平台将在2024年第四季度量产。广汽也发布了万城万充为其开发的480kW高压充电桩。
而根据相关预测,2023~2025年国内800V产业复合增速有望超过70%,而2025~2030年进入稳步增长阶段,复合增速约为20%。
那么,为什么800V架构会成为主流呢?还是因为,800V架构下解决了两大需求痛点,一是让充电性能大幅提升,二是提高了整车运行效率。
在800V平台下,可以使用较细的充电导线。我们知道,相同充电功率下,电压高则电流就可以低,电流低导线就不用那么粗,导线的电阻热能耗也就降低。而如果还使用原来400V所用的充电导线尺寸,则可以提升充电功率。
当然,在800V高压充电下,电池本身的串并联组态也必须要重新调整,也就是电池包的电压也要相对提升到800V,否则会因为高充电电流而烧毁。此外,像电驱动、电力电子装置、充电系统等也都需要采用800V的系统。
而整车运行效率更高是指,电流不变时,电池电压越高电机的功率越大,电机驱动的效率也越高。所以,800V高压平台容易实现高功率和大扭矩,以及更好的加速性能。
不过,虽然SiC+800V技术的发展,为新能源汽车及未来出行描绘出了一个美好的未来,但在落地层面,还是具备一定的难度。对于很多车企来说,在没有基础设施配套的前提下,车展上推出一款800V产品,更多是概念的呼唤,随后仍将面对实际问题。
所以,虽然说“技术点亮生活”,但800V平台除了研发落地,也意味着电动车诸多零部件需要重新开发设计,以及高压充电网络从无到有的布局建设,距离产品的真正普及还有很长一段距离要走。理想很丰满,但是现实方面,还是需要耐心等待的。
|
王小西
|
比天空更辽阔的……
post_newreply
回复
使用道具
举报
雨夜花自怜
雨夜花自怜
当前离线
积分
551151
关注TA
发消息
发表于 2021-12-10 10:18:56
|
来自:中国
|
显示全部楼层
真有那么牛逼,那就完全可以在高速上边走边冲。在高速有条件的地方建设,充电专用车道。
回复
支持
反对
使用道具
举报
返回列表
发帖
回复
发表回复
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
立即注册
点击附件文件名添加到帖子内容中
描述
本版积分规则
发表回复
回帖并转播
回帖后跳转到最后一页
精选推荐
@所有织里人,这份国庆假期安全
名单公布!
首个全国生态日主场活动在湖州举
2023绿色低碳创新大会在湖州举行
《焦点访谈》关注湖州!
市共同富裕领导小组召开第五次会
织里镇家园志愿广场本周活动预告
防诈骗小课堂,提高警惕!
7天1检!常态化核酸检测提醒!
广告位
Empty Ads
友情链接
浙沪导航
网站目录
关闭
站长推荐
/1
关注织里资讯微信公众号
关注织里资讯微信公众号
查看 »
浙江网络警察报警平台
经营性网站备案信息
湖州市公安局网监备案
不良信息举报中心
联系客服
关注微信
下载APP
返回顶部
返回列表
点击联系客服
在线时间:8:30-17:00
客服电话
13362228119
电子邮件
511400718@qq.com
扫一扫,关注我们
下载APP客户端