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汽車車載充電機應用SiC器件存在哪些問題?

2020-10-11
來源:與非網
關鍵詞: 車載充電機 SiC OBC

  物料生產的 OBC 進行報廢處理。公司已全面核查,使用該瑕疵物料生產并銷售給其他客戶的 OBC 產品占比較小,截止目前未出現大規模故障問題。公司將依法就相關損失向法院提起訴訟,要求供應商 A 和生產廠商進行賠償,挽回公司損失。”

  由于目前所公告的內容,沒有涉及任何技術細節和問題背景,這是一件對企業的聲譽和品牌有較大影響的事件。欣銳科技是 2018 年上市的專注車載電源的企業,公司經歷了新能源汽車發展的 15 年時光,名副其實的業內老牌的車載電源企業。欣銳車載電源模塊研發起步于 2006 年,從迭代開發上,經歷了至少 5 代產品。

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  筆者通過調研,特斯拉的最新的車載充電機里面也應用了碳化硅器件,如下圖所示:

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  欣銳和特斯拉一樣,也把碳化硅器件應用于車載充電機的圖騰柱 PFC 電路上,這在業內是一個比較重大的技術突破。特斯拉的主要目的是為了提高轉換效率,而欣銳科技的解決方案不僅提高轉換效率,還增加了一個重要功能——雙向充電。欣銳的 G5 代車載充電機是國內第一個量產的隔離型碳化硅雙向充電案例。其重要意義在于,雙向充電機架構兼容未來的基于交流端的 V2G 應用。

  據悉,欣銳科技是從 2016 年開始投入雙向充電核心技術的攻關,采用碳化硅 MOSFET 驅動的雙向車載充電機在 2018 年 5 月實現量產及穩定供貨。 值得關注的是,從 2019 年 5 月起,在批量供貨近 1 年后市場端開始零星出現充電機故障,經過調查,原因是碳化硅 MOSFET 器件損壞。從失效的分布來看,呈現以下的特征:

  損壞的碳化硅器件集中來自供應商日本 Rohm 公司,且沒有集中在特定的供貨批次,說明失效是一個普遍現象,與批次質量異常無關聯。

  據悉,欣銳相關人員與國內權威第三方機構展開合作分析,發現與碳化硅器件工藝設計問題直接相關,接下來欣銳科技將采用司法手段維護其權益。

  從這個事件來看,筆者認為有以下幾個方面值得思考:

  1)首先,碳化硅作為第三代半導體應用在電動汽車上已經是勢不可擋,在這方面,特斯拉、比亞迪、欣銳科技是走在前沿的踐行者。

  2)其次,碳化硅所代表的第三代半導體的技術是越來越滲透廣泛的。從歷史的過往來看在第二代半導體 MOSFET 出現的時候,業內也出現大量關于 MOSFET 與第一代 IGBT 劣勢的比較,然而這并沒有阻擋硅基 MOSFET 的大踏步發展!由于車載領域的特殊性,目前在較小規模下,碳化硅器件出現了應用或者底層工藝問題如果引起高度重視,長遠來看,對行業的健康發展都是好事。

  3)再次,碳化硅器件在市場應用一年后,才逐步暴露材料深層次隱性問題,超越了應用廠商的專業認知能力。在依賴國外核心功率器件的過程中,半導體器件深層技術參數很難通過開關電源的研發人員以 DFMEA,FTA 等常規手段進行提前預防。

  小結:未來電動汽車的電壓等級是會從 400V 一路升到 800V,對于效率和功率密度的提升也是越來越急切,碳化硅的應用將更加廣泛。同時,碳化硅器件的“價格拐點”即將到來的時候,碳化硅器件商提升品質的可靠性對行業的健康發展刻不容緩。


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