碳化矽（SiC）電力電子器件將替代IGBT——這是英飛凌、羅姆等國際知名企業一致觀點。
該觀點獲得了全球電驅動領域普遍認同。中國科學院院士歐陽明高曾表示，在驅動電機方面，碳化矽將取代IGBT。
繼中車、比亞迪的碳化矽（SiC）器件發布後，2020年11月18日，新能源汽車電機電驅動領軍企業精進電動正式發布了全新的「高功率車用碳化矽控制器產品」。這標誌著我國在電機驅動核心器件領域又向國產化邁進了堅實的一步。
精進電動發布「高功率車用碳化矽控制器產品」
更輕更小更高效的碳化矽（SiC）
功率半導體器件生產經歷了晶閘管、IGBT和碳化矽（SiC）三代技術，碳化矽（SiC）是目前最先進的技術，將在未來5年內成為行業主流。
SiC是碳化矽的簡稱，是第三代半導體材料，具有顯著優勢，與被稱為電動汽車CPU的IGBT一樣，被廣泛應用於家用電器、電動汽車、高鐵及城軌交通、航天航空等領域。
在新能源汽車領域，在驅動電機方面，電機控制器價格昂貴，核心器件IGBT大多依靠進口，直至2018年，中國企業研發製造的IGBT佔據了約40%市場份額，國內IGBT關鍵核心器件已被攻克。
IGBT更領先的下一代技術便是碳化矽。
業界第一個採用碳化矽（SiC）的是特斯拉，Model 3的前後電機控制器都使用碳化矽（SiC），著名的電動方程式（Formula-E）賽車中也用到了SiC技術。
相比於IGBT，碳化矽（SiC）是一個更先進的做控制器的電力電子晶片，頻率、效率可以做到很高，體積可以非常小。
碳化矽（SiC）器件的工作結溫在200℃以上，工作頻率在100kHz以上，耐壓可達20kV，這些性能都優於傳統矽器件；體積可減小到IGBT整機的1/3-1/5，會降低大約70%-80%，重量可減小到40-60%；還可以提升系統的效率，進一步提高性價比和可靠性。
總之，碳化矽（SiC）損耗更低，更省電；速度更快，頻率更高；器件體積更小，更適合做電驅電控一體化。
國內外的企業都已意識到了碳化矽（SiC）的先進性並紛紛布局。從上世紀80年代開始，豐田已經研究布局碳化矽（SiC），比國際同行提前30年。當前全球市場中，科瑞公司、英飛凌、羅姆、意法半導體等企業在此方面優勢明顯。
但成品率低、成本高等問題也是當前碳化矽發展面臨的瓶頸。碳化矽（SiC）晶片載流能力低，成本過高，同等級別的SiC MOSFET晶片，其成本是矽基IGBT的8-12倍。
中國的碳化矽（SiC）發展現狀
隨著我國電動汽車行業的快速發展以及國內電控系統產業鏈的逐步完善，電控系統的國產化率逐步提高。在新能源汽車中，功率器件是電驅動系統的主要組成部分，對其效率、功率密度和可靠性起著主導作用。目前，新能源汽車電驅動部分主要由矽基功率器件組成。隨著電動汽車的發展，對電驅動的小型化和輕量化提出了更高的要求。
以中車、比亞迪、精進電動等為代表的中國新能源汽車電驅動領域技術領先企業，在此方面不遺餘力，技術及應用方面已取得初步成效。
1、中車
據了解，面對技術被國外壟斷的現狀，從2010年起，中車時代電氣就開始著手構思SiC晶片，並於2011年與中科院微電子所成立聯合研發中心，正式開展碳化矽（SiC）功率半導體器件研究。作為國內軌道交通領域的佼佼者，其研發生產的碳化矽器件廣泛應用於軌道交通、新能源汽車等領域。
2013年以後，中車陸續獲得國家科技重大專項「02專項」等多項國家重點項目支持，其自主研發的碳化矽功率模塊於2016年在軌道交通、光伏逆變器成功進行示範應用。
2017年，中車6英寸碳化矽（SiC）生產線完成技術調試。此次6英寸SiC晶片試製成功是SiC晶片國產化進程的重要一步，也是我國碳化矽（SiC）功率半導體器件產業發展的裡程碑。
2017年10月，中車電動牽頭承擔國家重點研發計劃「新能源汽車」重點專項——「寬禁帶半導體電機控制器開發和產業化」項目。
中車碳化矽（SiC）模塊
歷經三年，中車電動聯合國內資源，先後攻克3項基礎科學難題，突破6大關鍵技術瓶頸，研發出了碳化矽大功率燃料電池DC/DC變換器，屬行業首創。碳化矽功率器件具有「超高頻」、「高耐壓」、「低導阻」三大優異性能，為氫能汽車燃料電池DC/DC變換器帶來革命性的創新。
中車電動研製的氫能汽車燃料電池DC/DC變換器，相比傳統基於IGBT模塊變換器產品，開關頻率提升4倍以上、功率密度提升3倍以上，系統平均效率大於97%，最高效率可達99%。
目前，中車電動獲得的400套氫燃料電池系統核心部件訂單，正是基於碳化矽（SiC）研製的大功率燃料電池DC/DC變換器。這是國內首個商業化應用的碳化矽（SiC）大功率燃料電池DC/DC變換器。
2、比亞迪
從2005年起，比亞迪就致力於做車用功率器件。一直以來，IGBT這個新能源汽車驅動的「CPU」長期被國外廠商壟斷。經過十餘年的不懈努力，比亞迪打破了國外技術封鎖，成功研發出車規級IGBT4.0產品，穩穩佔據了行業標杆地位。
據了解，比亞迪自主研發的IGBT已大批量裝車，累計裝車超過60萬輛，單車行駛裡程最長也已突破100萬公裡。
在攻克了IGBT這一關鍵核心器後，比亞迪轉而研發效率更高的碳化矽（SiC）器件，並宣布將在2023年全方位由碳化矽替代IGBT。
2017年，打破技術壟斷，比亞迪微電子團隊通過不斷設計試驗，已自主研發出適合於新能源汽車使用的兩款碳化矽功率MOS器件BF930N120SNU（1200V/30A）和BF960N120SNU（1200V/60A），N溝道增強型功率MOSFET，並同步研製開發1200V/200A和1200V/400A全SiC MOS模塊。
2020年2月，比亞迪公布了自主研發並製造的高性能碳化矽MOSFET控制模塊，並宣布將搭載在新上市的比亞迪漢EV車型上。該碳化矽模塊能夠降低內阻，增加電控系統的過流能力，大幅提升電機的功率與扭矩。
比亞迪漢EV
比亞迪碳化矽（SiC）模塊
比亞迪漢EV是國內首款應用自主研發碳化矽（SiC）模塊的電動汽車。漢車型有非常強勁的能力，百公裡加速3.9秒，扭矩高達600多牛米，最大功率超過300多千瓦。
電動汽車在追求更短的百公裡加速時，需要電機全馬力高效快速輸出，也需要驅動電機有更高的電壓平臺，要求逆變器內的功率器件能夠承受住高壓，SiC功率模塊的優勢就在於此。它能夠承受比Si基功率器件更高的電壓。比亞迪半導體在SiC模塊正面採用銅夾互連工藝，降低寄生電感，提升晶片過電流能力。最終其SiC模塊實現了可達200KW的輸出功率，提升一倍的功率密度。
這不僅是自主應用第三代半導體材料的開始，更是該材料進入中高端量產車的開端。比亞迪也成為國內第一家大量在汽車上使用碳化矽的企業。但比亞迪的車用功率器件大部分用於自身供給，產品則更適用於乘用車。
3、精進電動
如果說碳化矽在乘用車市場的優勢主要體現為性能和效率，在商用車市場的優勢則是高效。
從Si材料到碳化矽（SiC）材料，意味著電驅動系統各項效率指標得到全面提升。也就是說，在同等電池配置、同樣運行工況下，電動汽車將獲得更長的續航裡程，以及更低的使用成本。
在2020北京道路交通運輸展上，精進電動發布的高功率碳化矽控制器公司多年研發的結晶。精進電動董事長、CEO、總工程師餘平在發布會上指出，第三代半導體碳化矽的普及和應用是電驅動系統發展的必然趨勢。
精進電動高功率碳化矽控制器
隨著新能源商用車的快速發展，客車進入了技術升級換代時期，中重卡成為新的增長點。客車、貨車是生產工具，經濟性遠高於消費者市場。精進電動研發的碳化矽控制器，通過先進的設計和出色的電控軟體，結合精進的電機和傳動技術，可以更充分地發揮碳化矽的效率優勢。
精進電動發布的碳化矽控制器系列功率範圍在300kW直至近600kW，最高功率可以達到700kW，最高峰值功率密度可以達到50kW/L，國際國內市場上均處於領先地位。
碳化矽控制器可滿足ISO26262最高功能安全等級，融入了精進電動應急電源專利技術，可實現車輛在丟失低壓電的時候，保證車輛安全下山及自由拖車，滿足不同工況的需求。
同時，碳化矽控制器可將電子駐車、油泵控制、電磁閥控制等選配功能集成到單一箱體內，極大減少了連接器和線束，使整車降低約4.8%的能耗，節省空間從而降低成本。
據悉，經過了和德、日、美等頂級供應商一年多的競爭，該碳化矽控制器的定製版，已斬獲了大眾旗下的商用車集團——TRATON集團的批量定點，將大批量配套TRATON集團在全球市場的客車和重卡，包括德國曼、瑞典斯堪尼亞等知名品牌。產品上市後將連續批量生產多年，成為精進電動歷史上最大的單一商用車產品訂單。
電池、電機、電機驅動是新能源汽車的三大核心部件，世界各國都在布局研發，竭力降低三大部件的體積和重量。電機驅動由主迴路和控制電路構成，而主迴路部分的體積和重量約佔總體的85%，而功率器件是主迴路的核心。圍繞功率器件進一步提高功率密度成為降低電機驅動成本的研發重點。
以美國科瑞公司和日本羅姆公司為首的器件製造廠商現已開發出多種適合新能源汽車的碳化矽開關晶片與二極體晶片，部分晶片已實現產業化。在此方面我國也在積極布局，隨著充電樁、新能源汽車的不斷普及，碳化矽（SiC）電力電子器件在電源轉換、逆變器等應用中已經具備技術和綜合成本優勢，規模化生產也將促進價格進一步下降。