近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅猛。自2009年我國(guó)推出新能源汽車(chē)的相關(guān)政策和戰(zhàn)略布局以來(lái)，該行業(yè)逐漸深入發(fā)展。到了2019至2020年間，尤其是在2021年，行業(yè)經(jīng)歷了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。截至2023年，中國(guó)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量分別達(dá)到了958.7萬(wàn)輛和949.5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)率分別為35.8%和37.9%，市場(chǎng)滲透率達(dá)到31.6%，在全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量中占據(jù)了超過(guò)六成的份額。
圖 2017-2025中國(guó)(左)/全球(右)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量?來(lái)源：中信證券
新能源汽車(chē)的核心動(dòng)力來(lái)自電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)包括電機(jī)（Electrical Machine）、逆變器（Inverter）、DC-DC轉(zhuǎn)換器（DCDC）和車(chē)載充電器（OBC）等關(guān)鍵組件。其中逆變器在電動(dòng)汽車(chē)的電氣架構(gòu)中占據(jù)重要地位，且成本較高，主要負(fù)責(zé)將電池儲(chǔ)存的直流電（DC）轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的交流電（AC），并控制電機(jī)的運(yùn)作，將這些能量轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的動(dòng)力。因此，逆變器是與DCDC和OBC同樣承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換和管理的關(guān)鍵角色。而在逆變器中，功率半導(dǎo)體是其核心部件。
圖?電動(dòng)汽車(chē)電氣架構(gòu)?來(lái)源：意法半導(dǎo)體
在電動(dòng)汽車(chē)中，逆變器通常采用三相設(shè)計(jì)，需要六個(gè)開(kāi)關(guān)管來(lái)操作。這些開(kāi)關(guān)管主要使用IGBT和MOSFET。在IGBT模塊中，常見(jiàn)的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是三個(gè)半橋或集成為一個(gè)全橋。通過(guò)精確控制這些半橋的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以調(diào)整電流在電機(jī)中的流向，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
圖?逆變器工作模式(左)三相逆變電路(右)?來(lái)源：TheEngineeringMindset
逆變器在實(shí)際應(yīng)用中需要不斷切換相位，因此，有效控制和減少損耗，提高IGBT和MOSFET的性能對(duì)提升逆變器性能至關(guān)重要。在這方面，更耐高溫高壓的SiC MOS以其卓越性能正逐漸取代Si MOS。
在車(chē)用功率模塊的封裝技術(shù)方面，IGBT和SiC模塊目前主要采用標(biāo)準(zhǔn)化的殼體封裝，便于電控系統(tǒng)的裝配。同時(shí)，塑料封裝作為SiC模塊的新趨勢(shì)，通過(guò)定制化封裝可更充分地利用芯片性能，同時(shí)降低雜散電感和熱阻，提高整體可靠性。
攝于翠展微展臺(tái)
國(guó)內(nèi)的比亞迪漢車(chē)型是首個(gè)采用SiC模塊的車(chē)型，使用自研自產(chǎn)單面散熱（Single-sided cooling, SSC）殼封 SiC 功率模塊；特斯拉作為全球最早使用SiC模塊的車(chē)企，Model 3/Y采用是意法半導(dǎo)體定制的TPAK（Tesla Pack）單面塑封 SiC模塊；日本豐田Camry則采用雙面散熱（Double-sided cooling, DSC）封裝技術(shù)，研制了高功率密度的 SiC 車(chē)用電機(jī)控制器。目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，TPAK封裝的應(yīng)用逐漸增多，意味著SiC模塊技術(shù)正向更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拓展。
圖 車(chē)用SiC模塊應(yīng)用電機(jī)控制器實(shí)例 來(lái)源：車(chē)用SiC功率模塊-原位表征、系統(tǒng)集成與壽命評(píng)估-曾正
總體來(lái)看，SiC模塊的封裝技術(shù)正在從中低端市場(chǎng)的低成本解決方案，向高端市場(chǎng)的高度定制化方向發(fā)展。在不同價(jià)格區(qū)間的汽車(chē)中，可以預(yù)見(jiàn)到模塊應(yīng)用的多樣化，從單管模塊到HP Drive封裝，再到高端車(chē)型的定制化封裝，各自體現(xiàn)出不同的技術(shù)特色和市場(chǎng)定位。
參考資料：
1.意法半導(dǎo)體、The Engineering Mindset等公開(kāi)資料
2.中信證券《新能源汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)專(zhuān)題報(bào)告：技術(shù)迭代推動(dòng)降本增效》
3.曾正《車(chē)用SiC功率模塊-原位表征、系統(tǒng)集成與壽命評(píng)估》
4.王民《電動(dòng)汽車(chē)主驅(qū)功率模塊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用》
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展及主驅(qū)動(dòng)模塊封裝概述
