车企竞逐千伏平台,SiC成胜负手?

2025-11-01

今年以来,新能源车企对“油电同速”的追求持续推动技术迭代。在800V高压平台实现大规模装车的同时,主流车企的技术路线已剑指更高的电压层级。

据不完全统计,包括特斯拉、比亚迪、小米、蔚来、乐道、东风、智己、Lucid等在内的多家车企正在布局千伏级平台,陆续将旗下车型的电压等级提升至900V级别,并向1200V迈进。

随着电动汽车系统电压向千伏平台跃升,车载SiC MOSFET的耐压等级也相应地提高到1500V-1700V。这一趋势在为碳化硅产业创造新机遇的同时,也将高压挑战传导至其关键部件——隔离栅极驱动器,对其耐压能力、抗干扰性及可靠性提出了前所未有的严格要求。

头部车企押注千伏平台

碳化硅迎接新机遇

随着800V高压平台在新能源汽车市场的大规模落地,车辆的充电效率与续航里程得到了显著提升。为进一步媲美传统燃油车的使用体验,主流车企已不满足于当前电压等级,开始向更高的千伏平台迈进,陆续推出900V至1200V架构的新车型,并已有多款车型上市发售。

值得关注的是,这些率先冲刺千伏级别的车型,普遍选择碳化硅作为其电驱系统的核心技术。为匹配整车电压的跃升,碳化硅芯片与模块的耐压等级也同步提升至1500V–1700V。例如,比亚迪已成功自研并量产1500V SiC功率芯片;东风奕派则计划在下一代超1000V平台上采用1700V SiC电源模块。

面对这一趋势,产业链上游也随之响应。根据“行家说三代半”调研,国内多家SiC厂商正加速布局1500V及1700V车规级模块产品,以配套1000V及以上电压平台的电驱项目,并已获得多家车企的项目定点。

车企在高压平台中青睐碳化硅,根本原因在于其带来的系统级效益。据纬湃科技的研究数据表明,在400V平台中,采用SiC的主驱逆变器可比硅基方案提升约3%的效率;而在800V平台中,SiC器件在WLTP工况下能显著降低导通与开关损耗,令车辆在同等电池容量下可实现更长的续航里程,间接降低了电池成本。

当平台电压升级至千伏级别后,硅基器件的性能短板愈发凸显,SiC将成为实现能效突破的必然选择。以比亚迪为例,其通过1000V全域架构配合1500V SiC模块,实现了充电效率提升50%、充电5分钟续航400公里的表现,同时电机密度提升50%,达到16.4kW/kg,更具竞争优势。

目前,以比亚迪为代表的头部车企正在加速千伏平台的落地。比亚迪进一步透露,未来计划将千伏架构技术下放至全系车型,包括秦LEV等入门级产品,这有望将整车市场的SiC需求推向新高度。以汉L EV的1500V SiC模块方案为例,其单电驱控制器需使用3个模块,总计60颗芯片。据此估算,约6台单电机车型即可消耗一片6吋SiC晶圆。

不同电机配置汽车的SiC常规用量测算来源:行家说 Research

根据佐思汽研的预测,到2030年,搭载800-1000V架构的新能源汽车年搭载量有望突破700万辆,较当前规模增长超过8倍。这意味着,随着高压平台的进一步普及,碳化硅产业将迎来更为广阔的市场空间。

高压SiC驱动芯片承压毫米波隔离技术破局

随着整车平台向千伏级别演进,电驱控制器、车载充电机等关键部件的耐压需求同步提升至千伏水平,其内部碳化硅器件的运行稳定性直接关系到整车的安全性与可靠性。

为充分释放SiC MOSFET在高电压、高开关频率应用场景下的性能优势,并保障其能够安全、稳定、高效运行,必须配备与之匹配的高性能隔离栅极驱动器。

然而,随着汽车母线电压跃升至千伏等级,车企开始转向耐压等级达1500V–1700V的碳化硅芯片,这对隔离栅极驱动器提出了更为苛刻的要求——不仅需具备更高的耐压能力,还需在响应速度、抗干扰性及长期可靠性方面实现同步突破。

但据调研发现,现有隔离技术较难同时满足SiC MOSFET 1500V以上电压、100KHz以上开关频率的隔离栅极驱动,迫切需先进的新型隔离栅极驱动器技术,以应对高压隔离、开关损耗和串扰抑制等挑战,实现SiC MOSFET在高压、高频工作环境下的稳定驱动。

值得关注的是,国内厂商德氪微电子已推出第四代隔离技术,并发布了全球首颗超高耐压毫米波隔离驱动芯片——DKV56系列,已进入量产阶段。相较于传统隔离技术,其同时具备4大优势,为SiC MOSFET在千伏级汽车平台的运行提供了关键支撑:

高隔离耐压

隔离栅极驱动器的隔离耐压要求通常为SiC MOSFET电压等级的3—5倍,但主流隔离技术的耐压能力一般为3-7kV,难以充分覆盖1500V-1700V碳化硅芯片的耐压保护需求。

相较传统的光耦、电容或磁变压器隔离方案,毫米波隔离驱动芯片具有1000µm以上的绝缘层厚度,耐压级别可轻松达到万伏以上,能充分满足高压碳化硅器件的隔离需求。

此外,在连续三个月的高压可靠性测试中,DKV56系列在20kV隔离耐压与30kV浪涌电压的设备测试极限的环境下保持稳定运行零失效,表明其能满足车规场景严苛工况的应用条件。

高CMTI能力

为充分发挥SiC MOSFET在汽车应用中的高开关速度优势,从而实现更高的系统效率与功率密度,其隔离栅极驱动器必须具备极高的共模瞬态抗扰度。由于SiC器件开关速度极快,易引发共模噪声,若驱动器的CMTI能力不足(通常要求≥200 kV/µs),则可能因噪声干扰导致误触发,甚至引发半桥直通短路等严重故障。

然而,传统光耦与数字电容隔离技术受限于内部结构,普遍存在寄生电容较高的问题,其CMTI性能多局限于100–150 kV/µs,难以满足高压SiC芯片的抗扰需求。相比之下,德氪微电子推出的毫米波隔离驱动芯片通过结构优化显著降低了寄生电容,实测CMTI超过200 kV/µs,有效确保了芯片在极端开关工况下的稳定运行。

低延迟

为充分发挥SiC MOSFET高开关速度(典型延迟约10 ns,支持频率≥100 kHz)的优势,隔离栅极驱动器的信号延迟必须低于功率器件本身。若驱动器延迟过高,将直接增加开关损耗、限制系统频率提升,从而降低整体效率。

目前主流数字隔离器的延迟约10 ns左右,难以充分满足系统信号传输需求。德氪微电子DKV56系列采用毫米波无线隔离技术,将信号传输延迟压缩至3 ns以内,有效提升了开关控制的精准度与系统效率。

高集成

另一方面,为匹配SiC MOSFET封装,隔离栅极驱动器需在紧凑空间内实现高度集成,以节省PCB面积、降低系统成本。毫米波隔离驱动芯片采用单芯片集成架构,无需复杂外围电路,显著减少元件数量与PCB面积,便于系统设计。同时,该方案兼容标准CMOS工艺与常规封装流程,具备良好的成本控制与量产可行性。

据了解,德氪微毫米波隔离芯片现正在多家产业链头部企业进行测试验证,正加速进入规模化量产阶段,有望为高压碳化硅器件的性能释放与千伏平台车型的快速落地注入新动能。

综合来看,电动汽车的“电压竞赛”正推动产业进入新一轮技术深水区。当千伏平台与高压碳化硅成为性能突破的关键路径,行业竞争的焦点转向整个电驱系统架构的协同创新。

在这一背景下,新一代毫米波隔离驱动芯片的出现,将进一步加速千伏平台在新能源车型的落地进程。它不仅是解决高压驱动难题的技术方案,更有助于推动电动汽车动力系统向更高功率密度、更高能效和更智能化的方向发展,为车企在下一代电驱技术竞争中构建核心差异化优势。

本文发自【行家说三代半】,专注第三代半导体(碳化硅和氮化镓)行业观察。

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