電壓800V平台崛起，將帶動SiC功率元件的需求

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2021年12月7日

圖、總體晶片面積和變流器每千瓦功率比率
資料來源：IDTechEx, 2021

即使電池續航力不斷提高，仍有很多車主對於續航焦慮使其猶豫不決何時可以購買電動車。廠商正透過技術革新改善電池，目的都是在延長續航里程及縮短充電時間。

如今隨著電流提升到500A至600A，只要將電壓提升至800V，電動車即可輕鬆實現7分鐘充電30%到80%，以實踐短時間充電上路的便捷。

從產業面來看，2021年開始，在汽車功率電子元件（變壓器、車載充電器、DC-DC轉換器）向SiC MOSFET和800V以上的高壓系統轉換的步伐，正在加速中。

根據研究追蹤，從2019年保時捷的Taycan首推800V技術以來，短短兩三年時間，有愈來愈多廠商體認到800V技術對於電動車的好處甚多。其中，賓士的EVA平台、通用的第三代純電動平台、Jaguar Land Rover的電氣化平台都選擇了800V作為車輛的運行電壓。此外，IDTechEx指出雷諾、比亞迪和現代都宣布了新的800V車輛平台，而且這些平台將在2025年之前，都會將其功率電子設備全面採用SiC MOSFET。

由於往SiC與800V的轉變，使得產業對功率模組封裝材料產生了新的挑戰，因為其更需要更高的開關頻率、增加功率密度以及增加運作溫度，且必須同時保持15年的使用壽命。

此外，隨著半導體晶片的功率密度在過去十年中呈指數級成長，新的雙面冷卻設計、銅線黏著和引線框架已成為推動因素。其中，最關鍵的是，隨著接面溫度（Junction Temperature）要求接近攝氏175至200度，傳統焊料的限制促使新型固晶材料的出現。

與傳統的錫基無鉛焊料相比，奈米銀燒結材料和銅燒結材料具有更高的熔點，並支持250度以上的高溫，有助於最大限度地過渡到功率密集的碳化矽MOSFET。

雖然奈米銀燒結黏貼已經上市（例如：Alpha的Argomax），但高性能銅燒結材料即將出現，日立、昭和電工和三井等公司展示了汽車產業的技術和/或處於認證階段。儘管功率元件轉向SiC的過程中減少了整體晶片面積，但晶片和相應的晶片連接材料卻比它們所取代的材料更昂貴，這就形成了挑戰。

因此，短期內，800V高壓的電動車勢必要比400V電壓車型還貴。一旦純電車續航里程的平均水準都能夠超越400英哩之時，許多車主無需在三至五天之內充一次電的情況下，市場對於800V的電動車需求暫時會停留在高階電動車。不過，隨著技術上與成本上都獲得改善，到了2025年800V平台的電動車將有機會帶動更多SiC功率元件往前衝。（871字）

參考資料：
Silicon Carbide Power Electronics Enabling a Surge in 800V Platforms, Discussed by IDTechEx. HomeNewsHere.com, 2021/12/2

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