《活力福州，奔跑在创新发展的前沿阵地》

2022年11月8日-10日，由华夏车子产业协会主持的第12届华夏车子论坛在上海嘉定举行。作为党的“二十大”举办后的车子产业首场盛会，本届论坛以“聚力行稳 蓄势新程”为专题，共设计“1场闭门峰会+1个大会论坛+16个专题论坛”，以车子资产的高品质进行为主线，与产业精英一同落实新精神，研判新情势，共商新措施。此中，在11月9日下午举行的“专题论坛3：车子、芯片合一进行”上，湖南三安半导体碳化硅利用行家施洪亮发表精彩演讲。

之下内容为现场演讲实录：

大伙下午好，咱最终一种负担相比大，到饭点了，是以咱加速少许速度。

咱今日最重要的分享的题目是，咱们湖南三安半导体作为宽禁带设置生产的厂商，关于宽禁带利用给新燃料车子所带来的，刚才Sebastian Mueller男士说到的是机缘，咱想说的机缘是相当的，咱今日更多讲一下挑战。

咱的汇报最重要的分为之下四个部分，第一部分迅速的通过了，就没再开展来说了。第二部分和第三部分咱会要点讲一下，第四部分跟大伙分享一下。

第一部分：

新燃料车子市场进行速度大伙可行见到是十分快的，况且估计在2030年华夏会成为全世界第一大的市场。

这是市场渗透率的预测（如PPT所示），对于市场这一块大伙的预测皆是一样的，包括主机厂、芯片、自动驾驭的同一时间心思预期皆是一样的，这部分就迅速过。

这一部分咱想跟大伙要点讲一下，对于宽禁带器件利用特性的优势，咱想这样的故事大伙曾经听到好多了，便是SiC器件利用给体系带来的好处，这一部分Sebastian Mueller曾经讲通过了，宽禁带器件如碳化硅、氮化镓在这部分利用是最多的，氮化镓最重要的用在OBC和DC-DC，湖南三安半导体也在做GaN的功率器件。有人说碳化硅的电驱不够迷惑人，你们用氮化镓能不行做牵引电驱？这样功率密度更高？咱的回答是近十年或许更长的时间是是不太可能的，由于氮化镓最重要的是低压器件，尽管可行用多电平实现高压的利用，可是氮化镓器件第一大的难题是无短路能力，这导致氮化镓用以做牵引电驱差不多是不太可能的，是以咱今日把推荐的要点放到碳化硅功率器件方面。

这部分是海外的宽禁带半导体厂商和各大电动车全车生产商、零部件供给商以及各大探讨机构之中的合作关连图，可行瞧出来它们和各大车子巨头，包括大众、三菱、特斯拉、沃尔沃等等之中的合作十分紧密，咱们可行见到在此刻的“电动化”时期第一大的浮动是甚么？咱想讲博世在惯例车子时期作为车子零部件供给商巨头十分成功，可是在“电动化”的此刻和未来可能会有面对十分大的挑战，此刻差不多全部的主机厂咱在跟它们boss和技艺人士交流的时刻，它们都显示：咱们不可能像从前内燃车时期一样买一种配件就可以开发出最符合这款车型的牵引电驱，或许咱买一种功率半导体买一种电驱就可以达到体系最优，使用者体会最优。为何？咱们可行见到此刻的主机厂更乐意做的事宜是和咱们半导体厂商深度合作，在产物开发要求定义的时刻就须要参加进来，好多车子厂商期望依据本人公司的车型市场定位、使用者体会、技艺特点订制功率模块，而非是干脆够买功率模块。甚而它们参加了好多投资，干脆投资碳化硅芯片设置、和模块生产封装的公司，可行见到海外在这方面曾经走到很深入了，国家内部这方面也有好多制车新势力提早布置了。

在右边可行见到，咱们的器件厂商、半导体厂商，像英飞凌、博世等等，它们和EV的厂商深度合作，曾经非是本来惯例车子时期博世电子像这类零部件巨头提供零部件给全车厂的业务形式了，是以“电动化”时期必需是“宽禁带器件厂商”和“全车生产厂商”发展深度合作才能迎接双赢的局势。

这种图咱不用心讲了，Sebastian Mueller男士曾经讲通过了，这幅图的逻辑是碳化硅资料特性导致利用特性的优势，最终带来的结果：开关频次的提高带来体系大小减小，功率密度带来提高，干脆结果是：同等电池包的前提下带来续航路程的提高。

碳化硅和硅的最重要的不同是：硅的开关速度很慢，开关的波形很洁净，可是下方的碳化硅器件用起来切实是好，由于开关速度更快，是以频次可行更高，可是它同一时间也带来好多的挑战，须要大伙一同来合作发展解决。。

这点难题是主机厂相比担忧的，高dv/dt带来的电机绝缘难题怎样办？，那末高的开关速度，会给电机的绝缘资料带来庞大的挑战，由于电压从400伏到800伏，今后甚而会有更高的电压，绝缘难题、资料难题、局放难题，电机端部电腐蚀难题怎样解决？ 

最终是EMI的难题，也是须要功率器件厂商和主机厂一同来紧密合作，从器件端到体系利用端发展解决。

是以主机厂它们一方面想用碳化硅，可是另一方面它们关于这点难题也有好多顾虑，是以刚才Sebastian Mueller男士也提到，像大众在惯例车子时期是特别大的企业，可是它们对碳化硅在牵引电驱内部的利用是有差不多的保存态度的，不同的车子生产厂商对这种事宜机缘与挑战的认识是不太一样的，这边面第一大的原因是大伙关于SiC功率器件在电动车中的利用所带来的的“机缘”和“挑战”的认识还不是十足绝对的，咱以为这是十分寻常的景象可是，从湖南三安半导体作为碳化硅器件生产厂商的方位来看，咱们本人、咱们正好合作和将要合作的消费者以及咱们的投资人，大伙皆是十分看好这种产业长久的成长性的，虽然面对诸多挑战，可是在这点挑战中必定迎接很大的机缘。

这是咱们湖南三安半导体在做这种产业时刻总结出去的少许咱们日前见到的，以及咱们本人的少许思考。咱有时刻跟主机厂的领导和消费者交流，它们对咱们公布器件的速度、对模块的封装和对咱们公布新产物的进度其实不是非常称心，它们感觉你这种模块怎样可行抉择的封装和种类那么少，在这边咱要讲一下为何？回应一下广泛消费者对湖南三安的关切和期待

起首碳化硅的器件可靠性有个还无十足解决的难题，便是门级域值电压有漂移的难题，在高电压、高温度等恶劣工况下下长久运转缺乏大批的可靠性数据积累。跟IGBT比起来，，IGBT曾经十分老练了，积累了大批的运转数据，IGBT从晶圆、芯片、分立器件到功率模块曾经十分老练了，可靠性不存留难题，而SiC器件在这一块还存留好多挑战。 

在高压器件的可靠性难题和高压器件芯片和模块封装，另有十分多的挑战，咱们三安储备了好多技艺能人，咱们对芯片设置研发、模块封装研发、器件体系利用等方面的焦点能人团队建造都发展了提早布置。湖南三安半导体长沙的利用实验室围绕这点要害的难题发展要点突破，收购专门的机台，要点解决这点难题。咱们的长久指标是：在尽第一大努力提供高品质碳化硅器件的同一时间也期望给消费者提供“全角度”的技艺效劳。

另有便是碳化硅衬底日前处于惨重短缺状况，据预测未来十年甚而更长时间可能都跟不到市场场迅速增添的要求了。碳化硅切实有好多机会，可是依旧有好多的挑战须要大伙一同来努力解决。。

GaN缺陷的难题，晶圆缺陷高，在高压器件生产方面有好多的困难，可是氮化镓在600伏级或许900伏级之下在OBC范畴有很没有问题利用，例如说安克充电器是十分没有问题体会，可是快充最重要的聚集在200瓦之下。假如想用氮化镓做几十kW的高压电力电子切换器，本来还存留十分多的挑战。 

咱们把这点难题放出去便是期望能够有机会和大伙一同解决。

未来应当有利用要求驱动，器件厂商和车子厂商一同合作，这种难题才能解决，咱们不行等着这种难题别人解决了咱们再去做，这种时刻曾经晚了。

第三部分在电动车子范畴是十分要紧的，对于宽禁带的牵引逆变器。

牵引逆变器是最要紧的车子独一能源，是车子的心脏，有五个方面十分要紧：

1.功率模块

功率模块必定要低损失、低寄生电感、低热阻。

2.母排

低寄生电感、回路面积小的母排。 

3.支撑电容

DC-Link电容在这边面占了十分大的空间和本钱，假如这种东西出难题全个体系也是不行寻常事业的。

4.智能驱动

咱想这种事宜仅仅依托半导体厂商是做不到的，咱想和像地平线、恩智浦、芯驰这样的公司一同来合作，这种事宜咱会要点讲一下，特别有意思。

5.高集成度难题

这是碳化硅车子电驱功率拓扑图，从本来的分立器件到后面二融合到最终的all in one IGBT模块，它也是从单颗到两颗到六颗越来越集成，跟恩智浦不停走势集成的思路也是相当的。

这一部分三安半导体有专门的行家在做，由于咱们感觉这种事宜对主机厂来讲十分的要紧，这点多物理场，流场、电磁场、热场，是多物理场耦合的，是十分难解决的难题，咱们怎样经过改良母排，让均流的特性更好、器件长久运转可靠性更高这是相当大的挑战。

这一部分可行从这种图里很显著的瞧出来，全部电驱都有DC-Link的电容，这种东西十分巨大，此刻有新的技艺便是用陶瓷电容，这正在是和“聚集”相反的思路，采纳分布式多电容并联去取代单一的大电容。

从前大伙都喜爱聚集多融合，可是这是分布式的。为何？这是一颗大的电容，假如坏了全个体系就完蛋了，怎样办？此刻曾经有少许新的技艺，，用PCB板陶瓷电容来代替膜电容，这样寄生电感可行减小，此中假如某个小的出了一丝难题，OK的，是开路的形式。是以这也是未来技艺相比要害的部分。 

对于“智能驱动”咱要要点讲一下这种，这种东西很有意思，原本功率半导体和消息料理的芯片是分开的，咱们是功率半导体，跟芯片料理消息差异性相当大，可是此刻这种东西要合一到一同，驱动电路是接连功率电路和操控电路十分要紧的一种部件，本来惯例的是导通、关断电阻是固定的，这在碳化硅时期是不行发挥碳化硅器件的第一大优势的，碳化硅开通时间在几十个到几百个纳秒之中，咱可行经过快速的氮化镓分段操控、，提供不同的驱动电阻，可行让开关损失和关断的尖峰电压同一时间达到最优，还把体系的损失降下去，况且差不多不增添甚么本钱。

这曾经是探讨好多了，这也不是最焦点的是功率模块这一部分。

咱们从前惯例的功率切换器电力电子这点东西，例如说牵引电驱，就在那事业，至于它的健康状况，它甚么时刻可能会坏，是无数据出去的，你给咱一种电池电压咱输出的便是正弦波，咱把电机转起来推进机动车向前或许后退，可是作为一种电动车子的能源心脏，它好多的数据是无采集的，或许采集以后咱不晓得送给谁，还不晓得这点数据假如发展“智能诊断”，对咱们电动车的“能源心脏”-牵引电驱发展智能诊断。。

假如咱们功率器件厂商和地平线或许恩智浦这样的公司合作，咱们把少许电力电子切换器的要害数据传送给你们，咱们提供接口给你们，咱们一同合作，假如做出“智能电驱”，假如咱们能够做到对使用者的电动车的能源心脏每隔一段时间发展“智能诊断”，提早把少许风险主动告知使用者或许全车厂商，让电动车的能源心脏变得愈加“聪明”，这将是一种庞大的提高和进步。咱以为，关于电动车汽车主人而言，“平安性要求”永远是排在第一位的，而“牵引电驱平安”是车子平安性的最要紧的一部分。 

例如说咱平时90千米每小时的时刻，上海的温度是晓得的，路面上的温度咱也晓得，功率模块运转的外表温度也是晓得的，假如寻常工况下这种东西皆是健康的时刻，例如说咱这种温度是110度，咱今日唯有60千米每小时，假如这时刻“智能驱动”诊断体系发出提前警告消息，此中一种功率模块温度反常，通过诊断，可能存留功率模块失效的难题，这时刻就能提示汽车主人要发展主动降速甚而是泊车送到修理店发展周全的审查，咱想地平线十足可行经过他的芯片和他的感知体系，可行做一套算法，能够把咱们能源的心脏诊断出去，加上电力电子判断的机理，假如咱们给使用者提供这样智能驱动，包括EMI、故障诊断、温度等等，本来咱们不要实时，咱们只要要几天做一次诊断就能，能够第一步做到这样就曾经很迷惑人了。

咱们做这种事宜日前是高于使用者的要求，它们会十分开心，主机厂会十分开心，由于你作为一种电动车子的心脏你无全部诊断，你的好坏十足依赖于它在那跑，你不行发出提早的预知，咱以为这是未来可行做的事宜，可是须要和芯片的厂商、自动驾驭的厂商，咱们把数据采集来，采集以后送给谁，咱们去积累，让功率模块和体系处于健康的状况，这种事宜有相当大的体积可行做。

这一部分是高集成度的设置，由于电驱是全部厂商最关心的东西，它为何那么繁杂？最重要的是物理场太多了，电磁场、流体、热场、传动、构造，这几部分好多皆是耦合在一同的，你不可能单独考量。

是以两个三融合要进级为六融合，功率拓扑集成和操控电路集成须要芯片厂商和咱们一同合作，咱们把数据变成有效的事宜，怎样做这种事宜未来有好多的体积和提高。

湖南三安在这方面的布置，湖南三安总投资160个亿，10个月建成到投产，第一条线，在这也邀请大伙到湖南亲自考察交流，从这里到那里是长晶、外延、芯片、封测全在湖南三安达成，总长度1.2千米左右。是以咱们是全资产链的形式，后面二期工程估计2024年完工。

碳化硅二极管三安曾经在国家内部有相当大的市场了，日前最重要的是供应OBC和光伏范畴。大伙可行见到碳化硅二极管国产器件起来十分快，本钱飞速下调。

这是相比有意思的，湖南三安专注功率半导体的器件生产，好多时刻咱们作为器件厂商做出去的东西假如无充分考量消费者利用要求的话消费者是不愿用的，这就像咱要吃一种苹果你却给咱送来一种梨。为理解决这种难题，湖南三安半导体在能人招聘和研发团队创建方面boss充分考量了这几个部分，起首考量咱们做半导体确信有资料，咱们从资料、器件到体系利用端再往上走的话皆是相比有经历的人做这种事宜。

右边的图（如PPT所示），此刻碳化硅的模块不可能是咱给你一种器件你本人用、本人设置，使用者不接纳这样的形式，怎样办？咱们从底层的资料、电路拓扑到体系功能参数，咱们从右边出发，给大伙再一种Starting point方位，充分考虑，由于咱们晓得咱们本人做的器件平安的事业区(SOA)应当在甚么范畴，是以咱们在这种范畴内尽可能把边界给大伙摸明白。

是以咱们在资料、拓扑包括磁芯构造改良设置，一直到上面怎样对接过要求、电路拓扑，到最顶上例如说生命模子本钱怎么迭代。全个悉数做下去期望给主机厂订制你们真实须要的东西，而非是便是给你卖一种器件，咱们期望给使用者提供整套的解决方案。

后面，咱们期望能够和像地平线这样的公司一同把全个电驱健康治理做起来，这样的话使用者是十分动心的。此刻的电驱皆是无这点东西的。

然后咱们给大伙展现一种消费者案例，咱们给该消费者做了一种剖析，后逆变器的故障导致消费者大量量的召回，他会在机动车行进的进程中有可能失去能源，这是十分危险的。咱们团队发展了剖析，对它器件的FA，对器件的并联均流，咱们发觉最有可能有难题的是从器件的生产，栅氧层在高温、高电压应力下长久运转的时刻会显露老化，域值电压会有漂移。 

最终碳化硅MOS反并联体二极管不太稳固，可能在前期寿命周期前面不会表现出去，可是在后面表现出去的话会导致振荡失效，咱们boss相比关心这种事宜，请求咱们针对性剖析一下， 

咱们团队分下下去发觉可行依照这种思路把难题开启、表现给消费者、大伙一同来想法子解决难题。

咱们晓得好多的半导体企业，例如说芯片在德国，封装在马来西亚，器件卖到华夏，全个一大圈下去当中哪一种消费者利用端出了难题，到底是器件的难题仍是封装的难题，须要反复转圈圈，沟通本钱十分高，导致效能很矮。

咱们的消费者也跟咱们讲，海外有些供给商切实实力很强，可是一朝他的产物出了难题的时刻，你让他剖析，给一种失效剖析汇报，那真的太痛苦了，由于涉及到好多扯皮的事宜，可是咱在湖南三安咱们就要把这种难题在一种房间解决，各个负责人全在一同，咱们怎样解决这种难题。这也是咱们未来期望解决的难题，提升使用者的极致体会。 

这是咱讲的体系级利用方案咱们是怎样解决的，是以咱们最重要的从功率芯片到分立器件、功率模块、切换器、利用操控、样机开发、试验数据，咱们作为国产功率半导体碳化硅的厂商，咱们期望使用者能够缩小开发时间，咱们帮它们提早发觉难题，解决在里面幸免它们产物大范围召回，这是咱们想出去可能未来相比有帮助的形式。

谢谢大伙。

 （注：本文依据现场速记梳理，未经演讲嘉宾审阅）

更多橡胶报价关心咱们。