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SiC的稳定产出是具备高门槛的,800V的应用会存在一些阻碍

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导读:在最近的800V车型供应中,现代汽车经销商收到现代汽车的IONIQ 5需要12个多月的时间(由于半导体短缺,交货时间可能会更长)。

根据Business Korea的报道,这个锅是由英飞凌供应的芯片存在问题,IONIQ 5的生产可能会中断。据报道,英飞凌在 2022年4月上旬至6月上旬期间生产的SiC芯片中发现了一个缺陷,导致成品率很低,现代汽车与英飞凌进行谈判,以防止其生产线中断。现代汽车正寻求从STMicroelectronics 购买SiC芯片,来给SiC逆变器来做替代。

▲图1.Ioniq 5的销量

对此英飞凌最新回应表示,今年春季一个前道制造厂在生产过程中出现了偏差,但对整体产出的影响有限。“由于我们有严格的质量控制标准和流程,受影响的产品并没有发货给客户。确保最高的产品质量对我们来说是最重要的。”英飞凌解释称,目前这一问题已经解决了,随后公司也增加了产量,截至目前产量超过了最初的计划产量。“受影响的客户已被告知,我们不能对特定客户的话题作更多的评论。”

我觉得这事情还是折射了几个事情:

1、哪怕是去年生产10万+的SiC产品,还是可能出现缺陷,要知道英飞凌得到现代汽车集团(HMG)授予的“2021 年度合作伙伴”“供应能力特别奖”。通过提供基于碳化硅(SiC)的功率模块 HybridPACK CoolSiC Drive,英飞凌展示了产品质量及其响应新要求的能力。

2、从目前的情况来看,后续800V SiC产品的供应是很集中的,目前的市场份额还是很集中的,我们就目前的情况做一些梳理。

一、IONIQ 5的驱动系统

现代在推的E-GMP平台在主逆变器功率器件使用碳化硅(SiC)模块,系统效率提升2%~3%,整车续航能力提升约5%,而具体来看本次的主角就是这个HybridPACK CoolSiC Drive的SiC模块。这个模块可以实现1200V级别250kW的驱动,模块有两种芯片数量版本(400A或200A额定电流)。SiC版本沿用了采用Si基的EDT2技术的模块尺寸(2017年首次推出),在 750V 和 1200 V 等级内提供100-180kW的可扩展功率范围。这种CoolSiC 模块使用碳化硅沟槽MOSFET结构从2021年6月开始供货。

▲图2.电驱动系统SiC模块

在新的拆解中,这个逆变器的基本情况如下,等这个拆解信息披露一些我再独自整理。

▲图3.现代摩比斯的逆变器

二、SiC模块

从推出来以后,英飞凌的HPD模块是成为了电动汽车车载功率模块的主流产品。

▲图4.英飞凌的HPD模块

HP1模块主要用于小功率车型,采用平板式的水冷结构,并联较少的芯片数,峰值功率仅能达到70-80kw。

HPD模块可以并联更多芯片,输出功率更高,散热能力也更强。采用银线绑定、焊接贴片、单面pinfin散热等技术,满足150kw-180KW的主流应用需求,目前大部分下游客户已围绕HPD开发了电控和电驱动系统。

在围绕SiC的开发中,会有新的技术迭代,英飞凌围绕HPD模块兼容的尺寸设计并不是最优的策略。目前原有Tier 1的汽车零部件供应商和车企OEM开始深度参与到功率模块的设计和制造环节。SiC功率模块封装对于系统厂商和汽车厂商来说,是一个往上游把控的机会。

▲图5.功率封装的迭代

目前还不清楚英飞凌的具体工艺,但是我们看到整个SiC的生产的工艺是很敏感的。由于采用了相对成熟的工艺,在英飞凌的功率模块封装技术是相对成熟的。而对于汽车企业来说,设计新的SiC封装不仅是关于引线键合、焊接和封装,在功率密度、性能和可靠性有很强的要求。围绕耐温、可靠性、寄生电感、热阻和成本这些要素,可以组合出很多的系统方案出来。

▲图6.功率模块的技术发展趋势


从设计上来看,未来演进方向可以运用双面散热和塑封技术的模块,在功率密度、性能、可靠性上有更大的提升。

小结:我是觉得这次事件,可能代表一个核心的问题--SiC的稳定产出是具备高门槛的。这使得后面800V的应用上会存在一些阻碍,速度没那么快。目前现代起亚集团800V下面的几台车,从Ioniq5 和后续EV6等车型的上量都会存在一些限制。特斯拉在这条路上走这么远,确实采用锁定Cree和锁定ST两个核心伙伴是最重要的。

来源:汽车电子设计 朱玉龙

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