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作者：Raymond Su 新能源汽車的研發(fā)在世界各國如火如荼地進行，技術上則五花八門，諸如生物燃料、醇燃料、混合動力、氫動力、純電力等等。中國選擇全力切入電動車產業(yè)，以圖實現(xiàn)“彎道超車”，拉近與歐美日韓在傳統(tǒng)汽車工業(yè)之間的差距。日前，EVS25(世界電動車大會)再次在中國舉辦，諸多與電動車相關的報道見諸報端，也使民間對電動車市場的熱情驟然升溫。EVS25吸引了眾多的國內外整車廠、關鍵系統(tǒng)與零部件供應商，甚至包括英飛凌、富士電機和賽米控等專注于電動車電源方案的半導體供應商。 電動車驅動模式的改變，使得產業(yè)鏈上的合作呈現(xiàn)多樣化。譬如，車廠在馬達系統(tǒng)甚至整套驅動系統(tǒng)方面都要向零部件供應商采購；而在電池管理和控制系統(tǒng)方面，整車廠大多缺乏獨立開發(fā)的能力，一般依賴電池模組供應商提供整套方案，稍有研發(fā)實力的則選擇與半導體供應商合作開發(fā)。盡管電動車用磷酸鐵鋰電池在成本、功率密度、可靠性、使用壽命等方面仍存在諸多挑戰(zhàn)。但就長遠的中國市場而言，純電動汽車是大勢所趨，在相應的充電網(wǎng)絡及相應標準未完善之前，HEV或PHEV 等混合動力方式則可作為補充技術。 在EVS25上，英飛凌的汽車電驅動部門OPM總監(jiān)Mark Munzer表示，電動車為工業(yè)帶來一次分裂性革命。這不但表現(xiàn)在汽車工業(yè)產業(yè)鏈的合作上，也將表現(xiàn)在未來與電動車相關業(yè)務的運營模式上。甚至，除了繼續(xù)鞏固和一級零部件供應商的合作，他認為車用半導體廠商將成為電動車廠商真正意義的系統(tǒng)合作伙伴。 
圖：PHEV的小型汽油引擎作為電池耗盡時的增程器。(圖片來源：英飛凌)
圖：純電動車的動力架構。(圖片來源：英飛凌) 零失效率車用芯片是如何練成的？ 英飛凌、瑞薩電子、飛思卡爾、意法半導體是主要的車用半導體供應商。英飛凌近兩年已在汽車專用半導體器件市場躍居第一，而在功率器件(包含車用功率器件)市場更是多年排名第一。Mark Munzer聲稱，與主要競爭對手比較，英飛凌的車用產品線更全面，覆蓋中低高壓各個領域，優(yōu)勢則體現(xiàn)在車用高壓功率器件上，而在車用IGBT模塊方面，當前的對手有三菱電機和富士電機等。 當前，英飛凌針對電動汽車推出HybridPACK系列IGBT模塊，包括 HybridPACK l和HybridPACK 2。其中，HybridPACK l適合諸如野外混合動力和電池充電器等10kW到30kW應用，HybridPACK 2適合功率為 40kW和100kW的全混與純電動應用；而在EVS25上，英飛凌宣布針對中國市場推出了適合輕混和純電動的帶PinFin的HybridPACK l模塊，功率范圍30kW至40kW。功率半導體器件對于電動車的重要性顯而易見。據(jù)了解，中國的車用IGBT芯片依賴這些歐美日半導體公司，本土車用 IGBT/MOSFET在可靠性和EMC方面存在較大問題，目前技術仍難以突破實現(xiàn)商業(yè)化。 車用半導體器件的品質和可靠性是至關重要的。Mark Munzer認為，滿足于1ppm半導體器件失效率是不夠的。他表示，從單獨器件角度看這是1ppm，ECU上布了眾多元器件則使其失效率達到 300ppm，以每輛車平均50個ECU單元來計算，汽車的故障率將高達1.5%；因此，從安全角度考慮，英飛凌的目標是0ppm的器件失效率。
圖：車用半導體器件1ppm的失效率是否已經(jīng)足夠？ 他進而解釋說，如果不良半導體產品進入零部件供應商或整車廠的安全或動力系統(tǒng)，導致的失效問題所帶來的損失將會是數(shù)倍、甚至指數(shù)級的增長，因此與其冒險花費上千萬歐元召回處理事故車輛，不如在器件設計和晶圓廠的源頭就開始嚴格執(zhí)行失效分析。 對車用半導體的制造，英飛凌在對晶圓探測的時候就堅持多做探針測試等掃描，以剔除壞區(qū)，為了達到0ppm的產品目標，在壞區(qū)周邊區(qū)間甚至也不會被拿來生產這些性命攸關的車用級器件；而對于IGBT，在生產車間實現(xiàn)全自動以避免人手觸摸引入靜電也是必須的。對于每一片車用器件，該公司設定的追蹤碼可跟蹤相應批次的其他芯片，所以能在客戶端發(fā)現(xiàn)故障初始就能夠追蹤到同批次其他器件的去處，以盡量避免更多安全事故的發(fā)生。 為了說明汽車級功率器件的重要性，下表是汽車級和工業(yè)級功率器件所要求的參數(shù)供參考，其中CAV是指工程車類應用。
表：汽車級和工業(yè)級功率模塊之間的主要區(qū)別。 |
