假如，擺在你面前的,，有兩輛國產(chǎn)品牌的純電動車,。一輛用的是韓國廠商的電池、歐美廠商的電機,，與加拿大代工廠合作生產(chǎn),。另一輛，核心零部件供應(yīng)商中有超過八成都是國產(chǎn)的,，包含自有公司旗下或國產(chǎn)自主供應(yīng)商,。那么，你會選擇哪一輛呢,？

核心技術(shù)這件事,，不止是汽車行業(yè)里常常被討論，在任何工業(yè)產(chǎn)品中都容易引起爭議,。前兩年,，網(wǎng)上盛傳一個故事——“每年產(chǎn)幾十億支圓珠筆，但筆頭和珠芯的材料80%以上是依靠國外進(jìn)口,?！?/p>

今天我們都在說電動化，是中國汽車產(chǎn)業(yè)“彎道超車”的機會,。但電池,、電機、電控為核心的三電技術(shù),，我們真的掌握了所有關(guān)鍵性材料和生產(chǎn)工藝嗎,？

國產(chǎn)電動車,，可別再像燃油車一樣重蹈覆轍。

一,、被忽略的電機

“你們這車用的哪家的電池?。俊薄@是如今的消費者,，在選購新能源汽車的時候,，問得最多的問題。要知道,，動力電池在三電系統(tǒng)（電池,、電機、電控）中是成本占比最高的,，并且會直接影響產(chǎn)品的最終性能表現(xiàn),，所以是用戶購車考慮的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)階段,，無論是自主品牌還是外資品牌,，都爭相采用中國產(chǎn)的電芯。

據(jù)能源市場調(diào)研機構(gòu)SNE Research的數(shù)據(jù),，今年上半年,，寧德時代的市場占有率為29.9%，位居全球第一,。LG能源解決方案的市場占有率為24.5%,，位列第二。此外,，比亞迪位列第四,，中航鋰電、國軒高科分別排在第七和第八,。

在動力電池領(lǐng)域,，形成了中日韓爭霸的鐵三角局面，中國有5家企業(yè)上榜,，韓國3家,，日本2家。其中,，中國5家企業(yè)的市場份額為43.2%,。

但事實上，動力電池只是汽車上的儲能單元,，驅(qū)動車輛最核心的零部件,，是電機所在的電驅(qū)系統(tǒng)，但它卻往往被外界忽視。

電動汽車的電驅(qū)動主要由電機,、減速器和控制器三部分組成,。其中，最重要的零部件就是電機,，別看它成本只占汽車成本的約10%，相比之下電控成本約占總成本的11%,，電池成本約占總成本超40%,。但是車輛的最高車速、加速時間,、爬坡能力等整車性能,，與驅(qū)動電機有著密切的關(guān)系。

市面上常用的驅(qū)動電機,，主要是感應(yīng)異步電機和永磁同步電機兩種,。

簡單來說，永磁電機能保證更長的續(xù)航能力,，感應(yīng)電機則能保證更強的性能表現(xiàn),。所以國內(nèi)中低端電動車，大部分會選用永磁同步電機,，實現(xiàn)更長的續(xù)航里程,。而偏高端電動車則更樂意選用感應(yīng)異步電機，來滿足更強的動力性能,。

但也有一種方案——“前感應(yīng)異步,，后永磁同步”的驅(qū)動方案，既保證了長續(xù)航,，又保證了高性能,。在特斯拉Model 3的雙電機四驅(qū)版上，以及蔚來的中高配車型上都采用了這種“混搭配方”,。

可以說,，電機和電池的發(fā)展多少有些類似。一方面,，是兩種技術(shù)路線共存,，動力電池是三元鋰電池、磷酸鐵鋰兩分天下,，感應(yīng)異步電機和永磁同步電機也幾乎類似,。另一方面，是新材料開始逐步推動技術(shù)變革,，引導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)步,。

石墨烯、硅基材料，成為動力電池邁入下一個時代的關(guān)鍵技術(shù),。而在驅(qū)動電機上,，碳化硅成為能耗、性能,、續(xù)航等指標(biāo)上升的關(guān)鍵材料,。

二、國產(chǎn)供應(yīng)鏈待崛起

碳化硅,，是最典型的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料,，具有開關(guān)速度快，關(guān)斷電壓高和耐高溫能力強等優(yōu)點,。而在電動汽車上,，電機驅(qū)動、電池管理中的每一次電流轉(zhuǎn)換都要消耗能量,，而碳化硅器件就能夠最大化保證電池輸出的能量的利用效率,。

遺憾的是，目前,，碳化硅功率模塊的完整產(chǎn)業(yè)鏈,，并非由中國自主控制。

“這個模塊本身現(xiàn)在還是進(jìn)口的,，因為中國現(xiàn)在還不具備這樣的產(chǎn)業(yè)鏈,，最上級的襯底材料是Cree，在韓國工廠做的晶圓,，到馬來西亞做的模塊,，然后再發(fā)到中國來，然后在我們的南京工廠進(jìn)行壓裝,，是這么一個工藝路徑,。”蔚來電驅(qū)動和電池工業(yè)化高級副總裁曾澍湘表示,。

簡單來說,，碳化硅功率器件的制備過程包含了：SiC粉末合成、單晶生長,、晶片切磨拋,、外延（鍍膜）、前道工藝（芯片制備）,、后道封裝,。其中，被卡脖子的工藝就是——“單晶生長”,。

傳統(tǒng)硅晶圓的制作技術(shù)已經(jīng)非常成熟,，原材料只需要加熱到1400℃左右就可以熔化,，然后再進(jìn)行一系列操作制成晶圓。

但是,，碳化硅的制作則要低效得多,，需要將原材料加熱到2800℃左右。碳化硅從熔點,、導(dǎo)熱性,、惰性來講，是一種非常難以制造的材料,，到目前為止,，長晶成品率不足50%，還有大量的空間要改善,。

全球碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)了美國、歐洲,、日本三足鼎立的態(tài)勢,。

美國企業(yè)占據(jù)全球碳化硅產(chǎn)量的70%-80%，代表公司是科銳（現(xiàn)在更名為Wolfspeed Inc）,；歐洲擁有完整的碳化硅襯底,、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈,，代表公司是英飛凌,、意法半導(dǎo)體等；日本則在設(shè)備和模塊開發(fā)方面處于領(lǐng)先,，以羅姆半導(dǎo)體,、三菱電機、富士電機為代表,。

車企在碳化硅的產(chǎn)業(yè)鏈上,，參與度并不高。最早,，是特斯拉在Model 3的雙電機版本的前后電機控制器重,，使用到了碳化硅模塊。再往后,，就是比亞迪在漢EV四驅(qū)高性能版本上也用到了該技術(shù),，使得其百公里加速進(jìn)到了3.9秒。

除此之外,，蔚來ET7也將搭載碳化硅電驅(qū)動系統(tǒng)——這套系統(tǒng),，搭配了前永磁電機180kW，后感應(yīng)電機300kW,，是蔚來首次應(yīng)用的SiC碳化硅功率模塊,。它幫助ET7實現(xiàn)了更強的加速和和更長的續(xù)航,。

ET7的百公里加速3.9秒，是蔚來旗下加速最快的車型,。而且在搭配150kWh電池包的情況下,，綜合工況續(xù)航里程數(shù)值超過1000公里。

碳化硅的應(yīng)用對續(xù)航和加速的影響,，只是表面數(shù)據(jù),，蔚來更希望強調(diào)的是其自研和工程能力。曾澍湘說：“全棧的制造,，電機裝配,、電機繞線、工藝控制器的生產(chǎn)裝備我們都有,，這些也都是很少見的,，這三個核心零件都具有自我制造能力，也是全球唯二有這樣的生產(chǎn)制造能力,?！?/strong>

實際上，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)200kW以上的大功率電機逐步成熟,，外部供應(yīng)鏈也相對齊全,，絕大部分國產(chǎn)車企都會選擇采購，這樣低成本的方式,。

曾澍湘則認(rèn)為,，首先，蔚來的定位的高性能電動車,，對性能追求比較高,，所以對電驅(qū)的要求就比較高，想通過外部購買成熟的產(chǎn)品不太容易,；此外,，如果只是做一種后期驗證性的開發(fā)，就可能要在產(chǎn)品上做一些妥協(xié),，而蔚來通過全段能力的研發(fā)建設(shè),，可以在供應(yīng)鏈和產(chǎn)品設(shè)計中增加自由度。

“行業(yè)的研發(fā)資源是緊缺的,，如果是外購,，你的合作伙伴工程資源能不能保證，實際上整個行業(yè)缺什么,？比如缺16000轉(zhuǎn)速以上的測試平臺,，大家都在打架，好歹我們自己有一點,，不用全部依賴外部,?！痹嬲f，“這就可以增加自由度,，保證蔚來的產(chǎn)品差異化和產(chǎn)品的投放時間,。”

碳化硅功率模塊就是最好的例子,，曾澍湘說,，如果自身沒有研發(fā)資源，就要等到別人做成逆變器以后,，或者電驅(qū)總成以后才能買,，“但今天貨架上沒有碳化硅具備量產(chǎn)工藝的電驅(qū)總成或者控制器，我們是自己上手把這個做出來,，能比大多數(shù)的友商至少早半年到一年,。”

三,、別光盯著動力電池

純電動車的競爭,，已經(jīng)從原來的電池續(xù)航競賽，轉(zhuǎn)移到更高一層的競爭,。業(yè)內(nèi)有這么一個共識，碳化硅是打開電動車800V平臺大門的鑰匙,。

所謂的800V電壓平臺,，早在2019年就在保時捷Taycan上就已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，不過當(dāng)時Taycan上的800V平臺并沒有完全應(yīng)用SiC器件,，在功率模塊上還是采用了硅基IGBT,。

在保時捷Taycan之后，越來越多的車企宣布加入到高壓平臺的大軍中,，包括吉利的SEA浩瀚架構(gòu),、比亞迪e平臺3.0、通用UItium平臺,，以及前兩天,，小鵬汽車宣布將推出“中國首個配置有碳化硅芯片的800V高壓的量產(chǎn)平臺”。

以小鵬為例,，在800V高壓平臺下,，充電峰值電流大于600A，而電驅(qū)最高效率將大于95%,，也就是充電5分鐘即可實現(xiàn)200km的續(xù)航,。而配套的480kW高壓超充樁通流能力可以達(dá)到670A以上。

車企們在談800V高壓平臺的時候,，無一例外都會提到碳化硅,。實際上,，碳化硅材料，在當(dāng)下幾乎就是為800V高壓平臺而生的,。因為在材料特性上,，碳化硅相對于硅材料的主要具備了耐高壓、耐高溫,、高頻的優(yōu)勢,。

要知道，對于800V及以上高電壓平臺中,，電機逆變器是最關(guān)鍵部件之一,。但目前400V平臺中搭配的逆變器基本采用硅基IGBT作為核心，隨著電壓提升,，采用碳化硅器件的整體效率提升就越明顯,。

對于逆變器而言，800V高壓平臺下使用碳化硅MOSFET會比傳統(tǒng)的硅基IGBT整體系統(tǒng)效率提高8%,。與此同時,，在相同功率前提下，采用SiC器件的模塊尺寸和重量相比傳統(tǒng)硅基模塊大幅縮小,，甚至可以令開關(guān)損耗降低75%,。這對于輕量化與節(jié)能需求極大的電動汽車可以說是剛需。

如果說,，動力電池解決的能源儲存的問題,。那碳化硅解決的是最根本的能源效率問題：更高效的電能轉(zhuǎn)換效率，意味著更高的續(xù)航里程,，更高的充電效率,。

不過，針對蔚來的問題就來了,，雖然采用ET7上的電機應(yīng)用了碳化硅功率模塊,，那為什么它依舊是現(xiàn)在較為成熟的400V平臺呢？

“蔚來現(xiàn)有的平臺都是在400V的架構(gòu),，主要與整車和電池都有一系列的匹配,，在現(xiàn)階段蔚來的平臺當(dāng)中都是400V才夠。對于800V平臺,，蔚來電驅(qū)動和電池工業(yè)化高級副總裁曾澍湘回答道：“后期上不上800V還是請大家看發(fā)布會,，以后會有越來越多新的產(chǎn)品，我們在儲備這方面的技術(shù),，這是不用質(zhì)疑的,。”

據(jù)曾澍湘介紹,，從2015年至今,，蔚來在XPT電驅(qū)動系統(tǒng)先進(jìn)制造中心上,，累計投入研發(fā)達(dá)2.5億元（不含研發(fā)薪酬和場地成本），包括車型匹配與開發(fā)驗證相關(guān)的測試外包約1.3億元,、試驗臺架設(shè)備約9600萬元,、以及近3000萬的各類軟件工具費用。

作為對比,，比亞迪是在2005年組建自身研發(fā)團(tuán)隊,，投入重金布局IGBT產(chǎn)業(yè)。據(jù)財報顯示,，比亞迪半導(dǎo)體,，在2018年、2019年,、2020年研發(fā)投入為1.10億元,、0.97億元和1.36億元，占營收比例分別為8.2%,、8.87%,、9.42%。目前,，比亞迪半導(dǎo)體,，是國內(nèi)唯一實現(xiàn)碳化硅三相全橋模塊在新能源汽車電機驅(qū)動控制器中大批量裝車的企業(yè)。

寫在最后

新技術(shù),，往往都是利弊共存的,。

中國科學(xué)院電工研究所研究部主任溫旭輝指出，“雖然車用碳化硅控制器功率密度大幅提升,、損耗明顯下降,，但快速開關(guān)帶來的電磁干擾問題同樣突出,，因此寬頻域電磁干擾預(yù)測及高密度電磁干擾濾波是今后的行業(yè)研究重點之一,。”

另一個問題就是產(chǎn)能,。有預(yù)測數(shù)據(jù)顯示,，按照特斯拉Model 3上所使用的器件全部更換為SiC后，平均2輛汽車就需要消耗一片6英寸SiC晶圓,。

而如果特斯拉能達(dá)到2022年交付量100萬輛的目標(biāo),，那么僅特斯拉一家車企就消耗50萬片SiC晶圓。要知道,，目前全球SiC晶圓的年產(chǎn)能才約為40-60萬片,，這意味著一家車企就要消耗當(dāng)前全球SiC晶圓的所有產(chǎn)能，這顯然是不合理的,。

當(dāng)然,，無論是電池技術(shù)中的固態(tài)電池,，還是驅(qū)動電機中的碳化硅功率模塊，引入新技術(shù)必然要有人敢于吃螃蟹,，遇到問題解決問題,，才能實現(xiàn)更大規(guī)模的量產(chǎn)。最終在規(guī)?；?yīng)下,，成本不斷下降，性能和效率不斷增強,。

那么,，量產(chǎn)碳化硅+800V平臺，誰會是第一個吃螃蟹的人呢,？

End