IT|这一届国产电动车企 有没有核心技术?( 二 )
可以说,电机和电池的发展多少有些类似 。一方面,是两种技术路线共存,动力电池是三元锂电池、磷酸铁锂两分天下,感应异步电机和永磁同步电机也几乎类似 。另一方面,是新材料开始逐步推动技术变革,引导产品进步 。
石墨烯、硅基材料,成为动力电池迈入下一个时代的关键技术 。而在驱动电机上,碳化硅成为能耗、性能、续航等指标上升的关键材料 。
二、国产供应链待崛起
碳化硅,是最典型的第三代宽禁带半导体材料,具有开关速度快,关断电压高和耐高温能力强等优点 。而在电动汽车上,电机驱动、电池管理中的每一次电流转换都要消耗能量,而碳化硅器件就能够最大化保证电池输出的能量的利用效率 。
遗憾的是,目前,碳化硅功率模块的完整产业链,并非由中国自主控制 。
“这个模块本身现在还是进口的,因为中国现在还不具备这样的产业链,最上级的衬底材料是Cree,在韩国工厂做的晶圆,到马来西亚做的模块,然后再发到中国来,然后在我们的南京工厂进行压装,是这么一个工艺路径 。”蔚来电驱动和电池工业化高级副总裁曾澍湘表示 。
简单来说,碳化硅功率器件的制备过程包含了:SiC粉末合成、单晶生长、晶片切磨抛、外延(镀膜)、前道工艺(芯片制备)、后道封装 。其中,被卡脖子的工艺就是——“单晶生长” 。
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传统硅晶圆的制作技术已经非常成熟,原材料只需要加热到1400℃左右就可以熔化,然后再进行一系列操作制成晶圆 。
但是,碳化硅的制作则要低效得多,需要将原材料加热到2800℃左右 。碳化硅从熔点、导热性、惰性来讲,是一种非常难以制造的材料,到目前为止,长晶成品率不足50%,还有大量的空间要改善 。
全球碳化硅产业格局呈现了美国、欧洲、日本三足鼎立的态势 。
美国企业占据全球碳化硅产量的70%-80%,代表公司是科锐(现在更名为Wolfspeed Inc);欧洲拥有完整的碳化硅衬底、外延、器件以及应用产业链,代表公司是英飞凌、意法半导体等;日本则在设备和模块开发方面处于领先,以罗姆半导体、三菱电机、富士电机为代表 。
车企在碳化硅的产业链上,参与度并不高 。最早,是特斯拉在Model 3的双电机版本的前后电机控制器重,使用到了碳化硅模块 。再往后,就是比亚迪在汉EV四驱高性能版本上也用到了该技术,使得其百公里加速进到了3.9秒 。
除此之外,蔚来ET7也将搭载碳化硅电驱动系统——这套系统,搭配了前永磁电机180kW,后感应电机300kW,是蔚来首次应用的SiC碳化硅功率模块 。它帮助ET7实现了更强的加速和和更长的续航 。
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