10月19日，蔚来在南京XPT（蔚来驱动科技）工厂里举办一场媒体沟通会，一同分享了「蔚来ET7的电驱动系统」，这也是蔚来旗下首次采用碳化硅技术的车型。

南京XPT工厂也是蔚来整个制造系统起步的地方，2017年整个白车身的试制和整车的试制都在这里完成的，可以算得上是蔚来制造的「老家」。

关于当初李斌所说的「花钱买时间」，也正是因为当时的江淮工厂还处于建设阶段，花了一年的时间在这座工厂赶工艺，才能让蔚来ES8在三年内就完成了整车的开发。

在大家一直强调蔚来的服务好时，似乎会片面的认为蔚来在技术功底方面是不是差点意思？而蔚来给出的答案是「电驱动系统全栈自研及制造」。其中电驱系统已获得及在申请专利数达215项，其中81项是发明专利，这也是证明蔚来是能够持续创新最好的事实。

首次应用碳化硅技术

而关于蔚来ET7电驱动系统的技术讲解环节，首先由蔚来电驱系统与集成部负责人 毕路来进行解读。

蔚来ET7在此前的电驱动系统方面进行了升级，前永磁同步电机功率达到了180kW，后异步感应电机功率达300kW，最大功率提升了20%，峰值扭矩提升23%，其中前永磁同步电机首次进行了碳化硅系统的应用。

第三代的电机从外观上来看整体是没有差别的，使得生产的产线得到了最大的兼容，同时在整车上也同样保持着这样的物理兼容，将来才有可能进行互换。

其中180kW永磁同步电机在同等的空间，同等的边界尺寸，同等电压水平下，性能方面实现了提升，这里面包括电机类型的选择，转子磁钢选型上都进行了一些具体的开发。而后异步感应电机通过电磁的优化，使得模块电流的提升，从而实现性能的升级。

优化减速器速比这一方面，蔚来是通过多目标的优化，提升效率的同时，同时提升速度。减速器速比从9.57提升到了10.48。

对于后异步感应电机的IGBT的模块，从900A 提升到了 960A ，这是基于整个系统的热管理系统的优化，以及我们基于应用的工况下，对模块的寿命进行精准的预估。

车辆性能与NVH的取舍

相比于160kW电驱系统，通过悬置融合控制的EDS总成模态优化、电机非均匀气隙及高正旋气隙磁密、齿轴结构优化设计和控制器谐波注入与控制策略的优化。

大家都知道当电机的功率和扭矩有了提升之后，就会产生一些谐波上的负面影响，蔚来也与电机的合作伙伴专门针对NVH进行了细节优化。通过电磁优化（非均匀气隙）均衡电磁径向力，并通过气隙的正旋化，优化了扭矩波动，达到的最佳的NVH表现。

在减速器中，齿轮的齿形齿向也同样进行了微米级的优化，保证误差在10微米之内，齿轮啮合的过程中才会更加的紧密，噪音也会更小。

最后是通过软件控制算法的形式进行优化。第一阶段是谐波的抑制，第二阶段是谐波的注入，进行相互的抵消，第三阶段则是进行音频的调制，虽然在ET7上并没有应用，在后续上会进行一定的加用。

有了电机加热 直接舍掉加热器？

电池在低温下的性能较弱，电机系统通过开发特殊功能，在低温下通过优化利用电机的废热加热电池，最大能提供超4kW的加热功率，优化了75度三元铁锂电池的低温特性。」同样，在注入新的电流之后噪音就会增加，同样通过软件进行抑制，通过软件谐波控制算法，消除该工况下的噪音。

由于车辆有了电机的主动加热，关于会不会取消掉车上的PTC，例如特斯拉的做法那样。

为什么要用碳化硅？

关于蔚来ET7的主驱系统——180kW的永磁电机，为什么会用上碳化硅功率模块技术？「首先一切从用户的利益出发，如果这一项开发对用户有利，那我们就要去做，而且是尽快去做」。而现在没有一个完整的碳化硅模块量产，所以蔚来就得自己造，比其他友商提前半年到一年的量产，这就是抢先所带来的优势。

首先从碳化硅的特性来看，碳化硅在低载时的能效和里程是可以大幅的增加的，尤其是在城市工况上。其次是电流能力提升了30%，所带来的好处就是性能的提高，这也恰好符合蔚来汽车高性能的产品基因。

其次是电池的容量越大，使用碳化硅能够带来的利益也就越多，其实这是整个体系能力的增强，效率更高。此次蔚来汽车并没有公布具体的成本情况，因为使用在能效提升的同时，成本也会增加，两者之间的帐还得好好的算一下。

从碳化硅的模块上来看，评价它的指标主要有两点。一是导通电阻，这是决定碳化硅损耗的高低，另一个就是热阻，可以有效的提升散热能力。

关于驱动电路的设计，其实碳化硅是更适合城市的工况，除了效率之外，我们就得考虑一下可靠性，包括EMC电磁兼容以及绝缘问题，洪文成则解释「通过多轮的优化设计，减少环路的电感，去优化驱动参数，以及驱动芯片的选型和应用等，来实现整个硬件系统的优化与设计」。

在软件方面同样要进行系统的考虑，车速较低时，就会降低电开关的频率，使开关的损耗减少35%，高负载时会进行过调制优化策略，减少损耗的同时提升效率。其实关于碳化硅的应用在硬件和软件上会去做一个系统性的思考和系统性的优化。

蔚来电驱系统首次出口

180kW的永磁电机的总体重量保持在了88公斤，功率密度提升到了2.0kW/kg。

关于多挡减速器，蔚来采用的是把挡位固定的方式，把转速进行提升，提升到了16000转/分。

碳化硅功率模块的供应问题，蔚来与合作伙伴签了一些长期的协议，以保证优先的供货。

此次搭载了碳化硅功率模块的前永磁电机，首先就会造成研发成本的增加以及生产成本的增加，这也是蔚来要发布更具差异化平台的原因之一，以寻求在多种车型中的定位更加精准，才能实现更大的投资回报率。

作为第三代半导体的主要材料，碳化硅正在高歌猛进，上游材料企业开始奔赴资本市场，中游器件制造融资不断，下游应用也愈受欢迎。

而作为碳化硅最能有效渗透、最先广泛应用的领域，电动汽车用功率半导体将迎来变革。

功率半导体的替代材料——碳化硅

碳化硅（SiC）属于第三代半导体材料，相比以硅（Si）为主的第一代半导体材料在集成电路中的广泛应用，和以砷化镓（GaAs）为主的第二代半导体材料在光电通信领域的规模发展，第三代半导体材料一直由于较高的成本未能实现产业规模应用。

但第三代半导体材料的诸多优良性能使其在越来越多的应用场景中变得尤为重要，其中最受关注的便是碳化硅在车用功率半导体领域的应用，具体则包括控制和驱动主驱逆变器（将动力电池直流电转变为驱动电机交流电的设备）、DC/DC转换器、车载充电机、充电桩等。

包括碳化硅在内的第三代半导体材料，由于自身更大的禁带宽度、更高的电子饱和漂移速度和击穿场强，使得由其制造出的半导体器件具有高频、高效、高功率、耐高压等优良特性。

这能够显著改善目前以硅材料为主的车用功率半导体面临的一系列问题。电动汽车的高续航和快充要求使得目前的充电电压向800V高压平台靠拢，在这个过程中，对主驱逆变器、充电桩设备有了更高的频率和功率要求。

碳化硅材料的高开关频率、高击穿电压使得充电电流大幅提升，显著提高充电功率和电能转换效率，从而实现超级快充效果；同时由于效率的提升，碳化硅器件能够做到更小体积，降低电能损耗，从而提升电动汽车的续航里程。

特斯拉是首个将碳化硅器件应用到电动汽车上的企业。2016年，特斯拉率先在Model 3的主驱逆变器上采用意法半导体的24个碳化硅MOSFET（金氧半场效晶体管）模块，电能转换效率从82%大幅提升到90%，同时体积仅为原先硅材料的1/10。

Model 3上集成了碳化硅器件的主驱逆变器

此后，很多车企也都开始采用碳化硅材料的车用功率半导体，比亚迪在2020年将自研的“高性能碳化硅MOSFET电机控制模块”首次应用到“汉”车型中，显著提升了电机性能，降低了功耗。

值得注意的是，目前碳化硅产业化还处于初期，其在成本上相对硅材料还没有优势。

碳化硅虽然由诸多性能优势，但相比硅材料，其制造工艺复杂、单晶成长速度极慢，良品率低，从而使得成本更高。目前，一辆A级车上的功率半导体成本在1300元左右，换成碳化硅成本则要增加5倍以上，这也是目前大多数高端车型才会用到碳化硅的原因。

这也使得目前碳化硅器件的市场规模还较小，根据知名市场研究机构Yole的数据，2020年全球碳化硅市场规模为5.64亿美元。

不过，碳化硅的需求增加将是接下来的长期趋势。目前，碳化硅的产能提升需求颇大，全球碳化硅晶圆总年产能在40万-60万片，而平均每2辆特斯拉纯电动车就需要一片6英寸SiC晶圆，对于年销量已接近100万辆的特斯拉来说，仅其一家就能消耗掉当前的产能。

在更多的车企也开始采用碳化硅功率半导体的当下，尽管价格仍然偏高，但碳化硅的需求依然强烈，Yole预计全球碳化硅市场 2025 年将增长至 25.62 亿美元，复合年增长率约 30%。

此时，诸多国内企业也嗅到碳化硅的商业前景，开始纷纷加大布局。

国内企业产业链布局

除了最下游的应用，碳化硅产业链主要包括衬底生长、外延生长和器件研发制造三大环节，其中衬底拥有接近50%成本占比，是碳化硅器件制造的核心基础。

碳化硅制造环节

衬底是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片，由于相较于硅材料发展较晚，目前碳化硅衬底的制备工艺不如硅基衬底成熟，2500℃的制备环境难以精确控制，晶棒生长速度也远比硅材料缓慢，这也是导致其成本占比大的主要原因。

碳化硅衬底

目前，全球碳化硅衬底市场主要被国外企业占据。美国 CREE、 DowCorning、II-VI占据90%的市场，中国企业占比不超过3%。

国内的衬底代表企业包括山东天岳和天科合达等，尽管目前无法与国外巨头抗衡，但他们也在不断取得突破。

今年6月，有望成为国内“碳化硅第一股”的山东天岳科创板申请获得受理，拟募资20亿元在上海临港新片区建设SiC衬底生产基地，山东天岳也是此前华为投资的半导体材料企业。

目前，半绝缘型衬底是山东天岳的主要产品，2020年营收3.47亿元，占总营收81.62%。相对于主要应用于电动汽车功率半导体的导电型衬底，半绝缘型衬底主要应用于通信领域的射频芯片。

当然，目前山东天岳的导电型衬底研发也取得了进展，6英寸导电型产品已送样至多家国内外知名客户，并中标国家电网的采购计划，未来有望规模量产。

山东天岳之外，天科合达的科创板申请也在去年7月得到受理，其生产的便是导电性衬底，不过，天科合达在去年12月撤回了上市申请。

尽管产品包括导电性碳化硅衬底，但天科合达的碳化硅晶片以4英寸为主，技术较国际主流的6英寸晶圆落后3年以上，而事实上CREE、II-VI 等国际龙头企业已开始投资建设 8 英寸碳化硅晶片生产线。

除此之外，A股市场上也已有“碳化硅”概念股，并且近期有了新的进展。今年9月，露笑科技发布公告称，公司将与合肥市长丰县人民政府共同投资建设第三代功率半导体（碳化硅）产业园，项目总投资100亿元。

露笑科技表示，公司已完全掌握了4英寸、6英寸导电型碳化硅衬底片的长晶工艺，以及切磨抛加工工艺。

不过，目前来看，其主要的销售收入还是碳化硅长晶设备（碳化硅长晶炉），衬底产品的规模量产还受到良率等各方面的限制。

相比之下，A股市场另一家企业三安光电进展似乎更快，6月23日其宣布总投资160亿元的湖南三安半导体基地一期项目正式点亮投产，将打造国内首条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链。据悉，该产线可月产3万片6英寸碳化硅晶圆。

此外，今年来也有不少碳化硅器件研发制造企业不断获得融资。

9月17日，专注于第三代半导体碳化硅功率器件的深圳基本半导体有限公司完成C1轮融资，由现有股东博世创投、力合金控，以及新股东松禾资本、佳银基金、中美绿色基金、厚土资本等机构联合投资。

在今年3月份，基本半导体就已经获得了博世的B+轮的投资。目前，基本半导体推出了多款车规级全碳化硅功率模块，满足不同车企、不同平台的需求，已在多家车企进行测试验证，预计将于2023年实现批量上车应用。

相比于基本半导体还处在测试阶段，也有不少企业已经实现量产出货。

9月28日，上海瀚薪科技新增融资动态显示，该公司已完成A轮融资，融资规模超6亿元，投资方包括老股东上汽和汇川技术，以及新股东宁德时代、阳光电源、广汽资本等。

成立于2019年的瀚薪科技致力于研发与生产第三代宽禁带半导体功率器件及功率模块，目前已经量产车规级碳化硅MOS管、二极管并规模出货。

同样，10月8日，国产功率半导体模块及电驱动系统解决方案公司臻驱科技也宣布完成3亿元的B2轮融资，由中金资本领投，容亿投资、招商局资本、海望资本跟投。

臻驱科技成立于2017年，主要研发、生产和销售新能源汽车动力总成和高性能国产功率半导体模块。目前，臻驱科技产品线覆盖从功率半导体模块、电机控制器到动力总成的新能源汽车全产业链产品，并出货德国和中国。

文章来源： 皆电君，竞科技