電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）與遵循摩爾定律持續(xù)高速迭代的集成電路不同，電池技術(shù)在過(guò)去幾十年中進(jìn)展緩慢。因此當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)要解決續(xù)航問(wèn)題，主要有兩個(gè)發(fā)展方向：換電和快充。其中換電由于配套設(shè)施投入大，并且目前還未有一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)，所以換電技術(shù)除了蔚來(lái)汽車(chē)有大規(guī)模的落地外，其他車(chē)企都只是處于試驗(yàn)階段。

毫無(wú)疑問(wèn)，直流快充是目前電動(dòng)汽車(chē)補(bǔ)能的最重要手段，同時(shí)也是各大車(chē)企重點(diǎn)布局的方向。近日，小鵬汽車(chē)官方發(fā)布了多項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃，其中包括將推出國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)800V高壓SiC平臺(tái)。據(jù)小鵬汽車(chē)介紹，該平臺(tái)最高支持600A電流輸入，電驅(qū)效率大于95%，并可以實(shí)現(xiàn)充電5分鐘，補(bǔ)充200km續(xù)航里程的能力。

與此同時(shí)，在充電樁端，小鵬汽車(chē)還表示將量產(chǎn)鋪設(shè)480kW高壓充電樁。作為對(duì)比，目前電動(dòng)汽車(chē)的充電樁功率普遍是60-120kW，而特斯拉最新的V3超級(jí)充電樁最大功率可以達(dá)到250kW。

在快充之后，小鵬還推出了自研儲(chǔ)能充電技術(shù)，一次儲(chǔ)能能滿足30臺(tái)車(chē)不間斷充電，并支持大功率超充。

其實(shí)車(chē)端的800V電壓平臺(tái)早在2019年就在保時(shí)捷Tycan上就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，不過(guò)當(dāng)時(shí)Tycan上的800V平臺(tái)并沒(méi)有完全應(yīng)用SiC器件，在功率模塊上還是采用了硅基IGBT。所以小鵬這次宣布將推出國(guó)內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)800V高壓SiC平臺(tái)，或許意味著SiC技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)高壓快充中的應(yīng)用將迎來(lái)爆發(fā)期。

800V平臺(tái)SiC必不可少

去年以來(lái)，各大車(chē)企紛紛布局800V及以上高壓平臺(tái)，包括吉利的SEA浩瀚架構(gòu)、廣汽埃安的880V/480kW平臺(tái)、比亞迪e平臺(tái)3.0、通用 UItium 平臺(tái)、現(xiàn)代 E-GMP 架構(gòu)、還有預(yù)計(jì)在年內(nèi)交付的Lucid Air 900V架構(gòu)等等。

而從目前的趨勢(shì)來(lái)看，大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士普遍的觀點(diǎn)是，未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)主流將會(huì)分為400V與800V兩套系統(tǒng)，400V適用于中低端小型車(chē)，而中高端車(chē)型在未來(lái)將會(huì)更多地應(yīng)用800V平臺(tái)。

而對(duì)于800V及以上高電壓平臺(tái)中，電機(jī)逆變器是最關(guān)鍵部件之一。目前400V平臺(tái)中搭配的逆變器基本采用硅基IGBT作為核心，隨著電壓提升，采用SiC器件的整體效率提升就越明顯。

對(duì)于逆變器而言，800V高壓平臺(tái)下使用SiC MOSFET會(huì)比傳統(tǒng)的硅基IGBT整體系統(tǒng)效率提高8%。與此同時(shí)，在相同功率前提下，采用SiC器件的模塊尺寸和重量相比傳統(tǒng)硅基模塊大幅縮小，甚至可以令開(kāi)關(guān)損耗降低75%。這對(duì)于輕量化與節(jié)能需求極大的電動(dòng)汽車(chē)可以說(shuō)是剛需。

在市場(chǎng)方面，有調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)到2022年，SiC在電動(dòng)汽車(chē)中的市場(chǎng)空間將增長(zhǎng)到24億美元，這是2017年車(chē)用SiC整體收入的300多倍。

SiC龍頭企業(yè)Wolfspeed（原Cree）預(yù)計(jì)，SiC逆變器能為電動(dòng)汽車(chē)提升5-10%的續(xù)航，并節(jié)省400-800美元的電池成本，即使減去由于采用SiC器件所增加的成本（200美元），依然具備成本優(yōu)勢(shì)。

800V普及還有兩大難題擺在面前

為了應(yīng)對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于SiC器件的需求，在近兩年如羅姆、Wolfspeed、ST、英飛凌、瀚天天成、天科合達(dá)等海內(nèi)外企業(yè)都在加緊布局SiC擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。據(jù)了解，小鵬汽車(chē)的SiC供應(yīng)商正是英飛凌。

2019年5月，Wolfspeed宣布在未來(lái)5年內(nèi)投入10億美元，在北卡羅來(lái)納州建造一座采用最先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化200mm SiC晶圓工廠和一座材料工廠，以擴(kuò)大SiC產(chǎn)能。

ST在去年2月以1.4億美元收購(gòu)了瑞典SiC晶圓制造商N(yùn)orstel AB。ST表示在完成這次交易后，將在全球產(chǎn)能受限的情況下控制部分SiC器件的整個(gè)供應(yīng)鏈。

國(guó)內(nèi)廠商方面，天科合達(dá)的第三代半導(dǎo)體碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)項(xiàng)目2020年8月在北京市大興區(qū)順利開(kāi)工，總投資約9.5億元人民幣，新建一條400臺(tái)/套碳化硅單晶生長(zhǎng)爐及其配套切、磨、拋加工設(shè)備的碳化硅襯底生產(chǎn)線，項(xiàng)目計(jì)劃于2022年年初完工投產(chǎn)，建成后可年產(chǎn)碳化硅襯底12萬(wàn)片。

同樣在去年8月，三安光電宣布收購(gòu)北電新材，后者2019年投資了5.8億元在福建建設(shè)產(chǎn)能為3.6萬(wàn)片SiC襯底的項(xiàng)目。

去年11月，合肥露笑科技投資100億元建設(shè)SiC設(shè)備制造、長(zhǎng)晶生產(chǎn)、襯底加工、外延制作等產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)和生產(chǎn)基地。

但即便如此，SiC的生產(chǎn)依然存在一定瓶頸，比如原料晶柱的質(zhì)量不穩(wěn)定等。

有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，SiC基板的開(kāi)發(fā)是所有企業(yè)都在著力解決的最大瓶頸之一，SiC基板和傳統(tǒng)的硅晶有很大不同，處理SiC要從設(shè)備、工藝、處理到切割的一切都需要另外進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

而目前市面上的SiC晶圓大多是4英寸和6英寸，全球只有英飛凌、Wolfspeed、ST、Soitec、羅姆、II-VI、以及國(guó)內(nèi)的爍科晶體能生產(chǎn)8英寸SiC晶圓，但其中能夠大規(guī)模量產(chǎn)的屈指可數(shù)。

加上在生產(chǎn)過(guò)程中的周期長(zhǎng)、良率難控制，這些因素加起來(lái)導(dǎo)致了SiC價(jià)格持續(xù)處于高位。當(dāng)前SiC器件的價(jià)格可以達(dá)到傳統(tǒng)Si器件的4到5倍。

有數(shù)據(jù)顯示，按照特斯拉Model 3上所使用的器件全部更換為SiC后，平均2輛汽車(chē)就需要消耗一片6英寸SiC晶圓。而如果特斯拉能達(dá)到2022年交付量100萬(wàn)輛的目標(biāo)，那么僅特斯拉一家車(chē)企就消耗50萬(wàn)片SiC晶圓。要知道，目前全球SiC晶圓的年產(chǎn)能才約為40-60萬(wàn)片，這意味著一家車(chē)企就要消耗當(dāng)前全球SiC晶圓的所有產(chǎn)能。

所以，對(duì)于800V高壓平臺(tái)的一個(gè)不確定因素是，SiC產(chǎn)能問(wèn)題。另一方面，在充電樁端，其實(shí)也存在一定限制。

目前我國(guó)通用充電樁最大支持750V/250A輸出，即187kW輸出，到了實(shí)際應(yīng)用上還大概率達(dá)不到這個(gè)理論峰值。不過(guò)國(guó)內(nèi)大功率ChaoJi充電的新標(biāo)準(zhǔn)也即將進(jìn)行推廣，可以實(shí)現(xiàn)1500V/600A，最高900kW功率輸出。

但從特斯拉超充布局的窘境上看，事實(shí)上大功率充電樁的布局遠(yuǎn)不是成本以及充電樁技術(shù)這么簡(jiǎn)單。

最根本的原因是電力基建不能滿足快充樁的用電需求。以廣州白云賓館為例，建筑的電力設(shè)計(jì)負(fù)荷為3120kW，如果裝了兩個(gè)小鵬汽車(chē)未來(lái)推出的480kW充電樁，那么這兩個(gè)充電樁工作時(shí)就已經(jīng)消耗了整個(gè)賓館總負(fù)荷的三分之一，這是運(yùn)營(yíng)方無(wú)法接受的。

這你就能理解，為什么高速服務(wù)站上，可用的快充樁數(shù)量少的可憐，畢竟總的設(shè)計(jì)負(fù)荷是有限的，安裝再多充電樁，他們的充電功率都是共享的，數(shù)量再多也沒(méi)有意義。

所以，當(dāng)前限制電動(dòng)汽車(chē)快充發(fā)展的最大障礙，不是電氣技術(shù)，而是基建。當(dāng)然，在新基建的政策推動(dòng)下，以國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的電力基建實(shí)力，相信這些問(wèn)題會(huì)隨著時(shí)間迎刃而解。

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