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網(wǎng)易汽車6月30日?qǐng)?bào)道
當(dāng)前,能源、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域正在進(jìn)行深刻變革,受此影響,汽車產(chǎn)業(yè)不斷向“低碳化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化”發(fā)展,新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車將相互支撐協(xié)同發(fā)展。
【資料圖】
6月28日-30日,“2023國(guó)際新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新生態(tài)大會(huì)”在浙江瑞安舉行。大會(huì)圍繞新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)、科技創(chuàng)新成果、汽車供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展與生態(tài)體系建設(shè)等方面深度探討汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革,重塑汽車核心供應(yīng)鏈新格局,引領(lǐng)全球汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
會(huì)上,中國(guó)工程院院士、中國(guó)中車首席科學(xué)家 丁榮軍發(fā)表了主題演講,他表示,從芯片關(guān)鍵技術(shù)這個(gè)角度來(lái)說(shuō),最近幾年,汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)促進(jìn)是非??斓模催^(guò)來(lái),因?yàn)樾酒募夹g(shù)快速成熟對(duì)整個(gè)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也起到了很大的促進(jìn)作用。“我認(rèn)為在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),硅和碳化硅的兩種企業(yè)將并存,碳化硅的未來(lái)會(huì)不會(huì)被金剛(參數(shù)丨圖片)石、氮化鉀替代也是很難說(shuō)?!?/p>
以下為嘉賓演講實(shí)錄:
各位同行,大家上午好!很高興今天有這個(gè)機(jī)會(huì)在這里跟大家一起交流我這個(gè)團(tuán)隊(duì)就在新能源汽車功率半導(dǎo)體和相關(guān)技術(shù)方面所開(kāi)展的工作跟大家作一個(gè)匯報(bào)和交流,我主要想講三個(gè)部分的內(nèi)容,第一個(gè)是電驅(qū)動(dòng)需求的角度,因?yàn)楦崩硎麻L(zhǎng)說(shuō)了,我們自己的電動(dòng)汽車快速發(fā)展市場(chǎng)占有率越來(lái)越大。從技術(shù)路線角度來(lái)說(shuō),大家知道有純電和混動(dòng)這兩種并行,當(dāng)然隨著電池技術(shù)的快速發(fā)展,未來(lái)以純電動(dòng)為主,有的地方混合動(dòng)力還有特定場(chǎng)合的應(yīng)用。
從滲透率的角度,我們國(guó)家現(xiàn)在新能源,汽車之間發(fā)展確實(shí)很快,你看去年我們整個(gè)的新能源汽車的滲透率達(dá)到25%,現(xiàn)在超過(guò)全球的平均水平,對(duì)于整個(gè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)最近幾年,特別是去年開(kāi)始進(jìn)入到爆發(fā)期,在這種背景需求下,對(duì)于新能源汽車跟傳統(tǒng)汽車相比,整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)非常關(guān)鍵系統(tǒng),在這種背景下,電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求越來(lái)越高,高壓化,集成化,分布式,輕量化,從整車到電驅(qū)動(dòng)分別對(duì)我們的體積、功率密度提出了很高的要求。從高壓化的角度來(lái)說(shuō),過(guò)去大家都知道我們現(xiàn)在新能源車的整個(gè)電壓在400V左右,現(xiàn)在達(dá)到800V,有的希望提高到1200V,從系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō),確實(shí)沒(méi)有問(wèn)題,這里面更多屬于安全性問(wèn)題。
集成化的角度,最早的時(shí)候都是風(fēng)力系統(tǒng),后來(lái)變成三合一,現(xiàn)在提出多合一,甚至六合一,希望把整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng),包括DC/DC都放在一起,我覺(jué)得計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,這些即將成為現(xiàn)實(shí),并且很快面向市場(chǎng)化階段。整車的功率器件的性能要求越來(lái)越高,功率器件作為整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里面最核心的關(guān)鍵器件,他的技術(shù)水平的提升對(duì)整個(gè)系統(tǒng)未來(lái)技術(shù)水平的發(fā)展起到很關(guān)鍵的作用。
應(yīng)該說(shuō),現(xiàn)代電動(dòng)汽車從我搞功率半導(dǎo)體的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),我認(rèn)為汽車對(duì)功率半導(dǎo)體的要求是最高的,(PPT如圖)從整個(gè)性能和要求來(lái)說(shuō),更關(guān)鍵的是他要求整個(gè)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)未來(lái)有一個(gè)很高的功率密度,很高的開(kāi)關(guān)頻率,很高的可靠性,加上未來(lái)電壓很高,但是還有兩個(gè)很低的低損耗,特別是低成本,對(duì)整個(gè)汽車的研究來(lái)說(shuō)提出了很高的難度。大家知道所有的器械功率半導(dǎo)體器作為一種電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)里面的一個(gè)核心器件,他不斷地要去權(quán)衡這里面的利弊。我老跟他們舉個(gè)例子說(shuō),聾子的話,他眼睛一定是很好的,那么瞎子他的耳朵有點(diǎn)很好的,但是反過(guò)來(lái)說(shuō)作為一個(gè)器件,我如果如何去把這三者之間矛盾協(xié)調(diào)到一個(gè)最佳,讓它滿足汽車需求,這就是我們整個(gè)從技術(shù)這個(gè)角度要做的。所以對(duì)于硅企業(yè)來(lái)說(shuō),1982年美國(guó)公司GE提出IGBT芯片到現(xiàn)在40年的時(shí)間經(jīng)歷了7代,現(xiàn)在為了適應(yīng)汽車的要求,他開(kāi)始向精細(xì)溝槽、超薄、鎳導(dǎo)、高氣溫這些方向的發(fā)展。精細(xì)溝槽實(shí)際上也是為了適合汽車的開(kāi)高開(kāi)關(guān)頻率,時(shí)間關(guān)系我就不細(xì)講了。
另外一個(gè)就是為了降低打通損耗,超薄技術(shù)讓硅片,我們現(xiàn)在汽車使用的硅片批量化大概在75個(gè)微米,也就是說(shuō),這么薄的東西,希望越薄越好,越弱了,它整個(gè)損耗越低,對(duì)整個(gè)電驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)性能化更佳。另外,鎳導(dǎo)從使用的角度來(lái)說(shuō),未來(lái)希望集成度更高,把反面類二極管直接做到芯片里面去,對(duì)用戶整個(gè)使用方面來(lái)說(shuō)更加方便。
另外是高結(jié)溫,因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體硅,我們搞傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候是125度,最近幾年通過(guò)我們的努力,批量推廣達(dá)到175度,有望在今年年底我們把結(jié)溫達(dá)到200度,跟現(xiàn)在的碳化硅的功率半導(dǎo)體器件結(jié)溫差不多,讓整個(gè)半導(dǎo)體體積更小,可靠性更高。
對(duì)于碳化硅,最近幾年大家不斷做碳化硅,對(duì)碳化硅的器件多說(shuō)幾句,為什么在高檔車上推廣,因?yàn)樘蓟璧钠骷壳暗某杀颈容^高,高的原因有兩個(gè)原因,第一,它中間有一個(gè)工藝,叫做擴(kuò)散,擴(kuò)散過(guò)程,硅片可以100片,碳化硅只能5片,硅片100片進(jìn)去有95片左右是有效的,碳化硅現(xiàn)在為止基本為5片進(jìn)去,大概只有2-3片是有效的,出來(lái)以后是好的,它的成品率很低,所以這影響了碳化硅器件未來(lái)批量化過(guò)程,盡管大家在這方面一直在努力,但是市場(chǎng)化推廣起來(lái)對(duì)汽車來(lái)說(shuō)又是有影響,從整個(gè)結(jié)構(gòu)角度來(lái)說(shuō),盡管器件從產(chǎn)業(yè)化成本角度還說(shuō)存在問(wèn)題,但是從未來(lái)整個(gè)技術(shù)發(fā)展角度,大家一直在做,寄希望于未來(lái)能夠?yàn)槠囆袠I(yè)做一點(diǎn)貢獻(xiàn)。另外大尺寸,現(xiàn)在使用14寸和6英寸,未來(lái)能不能通過(guò)8把英寸做大以后降低成本,另外一個(gè)就是薄片技術(shù)是為了降低損耗。另外還有一個(gè)是高質(zhì)量的柵氧技術(shù),這是碳化硅所特有的一個(gè)技術(shù)需求,這一塊大家也是在做,希望未來(lái)打通,電阻能夠降低。
小結(jié)一下,從芯片關(guān)鍵技術(shù)這個(gè)角度來(lái)說(shuō),最近幾年不斷發(fā)展,我是認(rèn)為汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)促進(jìn)是非??斓?,但是反過(guò)來(lái),因?yàn)樾酒募夹g(shù)快速成熟對(duì)整個(gè)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)起到很大的促進(jìn)作用。但是未來(lái)硅和碳化硅,我個(gè)人認(rèn)為在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)兩種企業(yè)并存,碳化硅的未來(lái)會(huì)不會(huì)被金剛石、氮化鉀替代也是很難說(shuō)。
除了芯片技術(shù)以外,實(shí)際上面對(duì)于整個(gè)車外界的車國(guó)際的模塊封裝其實(shí)還是很關(guān)鍵的。其實(shí)過(guò)去我們開(kāi)始搞芯片的人都對(duì)本身芯片這個(gè)研究得很透,后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)正在應(yīng)用中間影響產(chǎn)品質(zhì)量的話,封裝技術(shù)是很關(guān)鍵的。
那么在封裝這個(gè)角度,我們希望是高密密度高可靠性,高性價(jià)比,那么針對(duì)三高,我們?cè)谶@里面就在封裝這個(gè)領(lǐng)域又做了很多的工作,第一是熱管理,芯片的工作溫度有多高有多低,大家搞這個(gè)系統(tǒng)希望在工作的時(shí)候盡可能它的溫度變化不要太大,比如說(shuō),你整個(gè)系統(tǒng)是120度,或者是130度都可以,甚至140度都可以,千萬(wàn)不要在80和150度波動(dòng)太大,這樣對(duì)芯片的壽命影響非常大。另外是從均流角度怎么降低線路的電感,讓整個(gè)均流技術(shù)達(dá)到最優(yōu),使整個(gè)芯片的壽命和電驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)提升比較好。
另外是界面互聯(lián),如果溫度變化太高,里面有焊錫,焊點(diǎn)隨著溫度的變化發(fā)生變動(dòng),影響到整個(gè)芯片的壽命。另外就是緊湊化的集成技術(shù),現(xiàn)代汽車使用的芯片和其他所有行業(yè)的芯片不一樣,汽車為了滿足自己的需求,是各種各樣結(jié)構(gòu)都有。(PPT如圖)我們提供芯片不同的封裝,為了滿足用戶的需求都能提供。
最后,我想要簡(jiǎn)單跟大家說(shuō)一下發(fā)展,根據(jù)摩爾定律,功率半導(dǎo)體器件發(fā)展越來(lái)越快,實(shí)際上面我一直認(rèn)為經(jīng)過(guò)這幾年慢慢發(fā)展速度會(huì)越來(lái)越慢,因?yàn)樗暮芏嗉夹g(shù)很多的性能可以是已經(jīng)發(fā)展到了極致,隨著材料技術(shù)的發(fā)展,我相信芯片技術(shù)得到進(jìn)一步的上升,因?yàn)橛行枨?,?huì)促使人們不斷去做研究。未來(lái)汽車功率器件應(yīng)該向汽車高性能充電長(zhǎng)續(xù)航方向來(lái)做貢獻(xiàn)。因?yàn)檫@個(gè)是可能剛剛前面在一起,我們還在說(shuō)現(xiàn)在新能源車影響到發(fā)展的一個(gè)很大的原因,是充電時(shí)間太長(zhǎng),如果電池哪一天發(fā)明一種材料,既有物理的化學(xué)性能,充電的物理性能就可以,放電的時(shí)候化學(xué)性能,未來(lái)新能源汽車發(fā)展很快,我相信人類一定能夠找到一種兼有物理和化學(xué)材料,來(lái)促進(jìn)新能源發(fā)展。
我的匯報(bào)就到這里,謝謝大家!
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