作为国内第一家纯电动汽车保有量超过100万辆的电驱动企业，上海电驱动股份有限公司从2008年就开始涉足这一领域从分体式电驱动产品，三合一技术的突破，到宽禁带半导体的应用实践，上海电驱动始终紧跟技术前沿，电驱动行业发展趋势一路直行
上海电驱动股份有限公司电控研究院院长陈雷表示，电驱动系统目前已经发展到相对成熟的阶段，但伴随着新能源汽车的发展，新的需求也在为电驱动系统指明新的发展方向。
对新材料的需求是电气传动系统发展的突破点。
具体来说，对驾驶体验的追求导致对高扭矩/高加速性能的需求，这就要求电驱动系统增加电流密度，提高动态响应性能，对续航和快充的追求，导致电动车行业高压话题不断与硅基IGBT相比，碳化硅这种宽带隙半导体具有性能突破的可能性
驾驶和充电安全的需求导致对电池寿命和功能稳定性的控制，低噪声环境的要求导致了NVH的提高...从微观的用户体验可以发现，在IGBT市场相对成熟的情况下，电驱动系统还有很大的发展空间。
如何满足这些需求，如何在这些领域实现技术突破，创造新的经济增长点这是车企和供应商都在考虑的问题
在陈雷看来，把整个电力驱动系统拆开来看，半导体是最先进的单个元件，它的作用非常关键半导体的选择很可能会影响这些需求的实现
目前市场上的半导体材料有三代，分别是以硅，锗为代表的第一代半导体和以砷化镓，磷化铟为代表的第二代半导体第三代半导体，由陈雷重点介绍
第三代半导体，也称为宽带隙半导体，以碳化硅，氮化镓和氧化锌为代表具有高频，大功率，高抗辐射，光电性能优异等特点，适用于制造电力电子，微波射频，光电等元器件，符合以新能源汽车为代表的电动化，智能化趋势
值得注意的是，十四五国家重点R&D计划于2021年启动实施新型显示与战略电子材料重点项目，第三代半导体位列其中。
电驱动中，处理大功率电压电流的功率半导体，从损耗，封装，可靠性三个方面影响整车续航能力，电机轻量化和电机寿命。
陈雷以碳化硅为例，从三个方面阐述了宽带隙半导体应用带来的变化。
用IGBT和碳化硅上车有什么区别。
从损耗的角度来看，功率半导体的损耗直接决定了电机控制器的效率，从而影响电池容量，进而决定电池寿命。
功率器件运行中有两种损耗，一种是通态损耗当功率器件正向导通时，功率器件的正向压降与正向电流的乘积称为通态损耗
另一种叫做开关损耗不考虑频率和速度，电流和电压的变化总会导致开关过程中的损耗，也分为接通损耗和关断损耗
在通态损耗上，同封装的硅IGBT相比，碳化硅会有一定的优势主要原因在于碳化硅器件的电阻特性，而IGBT是双极型器件双极器件有VCE0电压，但电阻特性没有这样的压降
由于VCE0电压的原因，在小电流的情况下，IGBT器件的压降更大，碳化硅更小，损耗相对更低碳化硅与规格相近的硅IGBT相比，大电流下导通压降相差20%—30%，小电流下相应损耗会数倍
就开关损耗而言，碳化硅的优势在于开关速度更快，也就意味着开关损耗相应降低。
一般来说，对于1200V碳化硅，电压和电流变化的时间在100—200nm之间，而对于1200V硅，时间在300—400nm之间。
就封装而言，半导体的大小和散热冷却的形式会直接影响电机控制器的功率密度，进而影响整车的减重和车架。
目前市面上有各种封装:从全合一全桥形式到半桥形式，果冻到塑料包装，有单面散热也有双面散热的封装。
根据功率器件的特性进行封装，市场上流行基于400V的低功耗封装模式但从未来高压的趋势来看，未来封装的散热，电感，批量应用，兼容性都会有很大的提升
和可靠性芯片本身和封装的可靠性至关重要传统的硅IGBT使用铝线可以满足功率循环的要求，但为了增强电流密度，使用过电流能力更强，发热量更少的铜可以降低温度，从而增加功率循环次数
最后，焊接层应用碳化硅与硅相比，碳化硅的热膨胀系数更大，器件边缘的热应力更大伴随着使用时间的延长，通电循环过程中会出现分层，甚至焊料中出现空洞这些空洞的直接结果是热阻增加，导热系数降低，散热性变差
这个问题在现在的技术进步中已经解决了与传统的焊料焊接相比，目前使用的银浆烧结工艺具有数倍的功率循环寿命，并能承受更高的工作温度
帮助碳化硅上车，上海电驱布局六年
2016年，上海电驱开始基于商用车做碳化硅控制器样品两年后，R&D涉足基于双面散热的碳化硅控制器研发，并在乘用车和商用车上得到验证陈雷表示，在此期间，虽然发展速度很快，但整体效率提升并不明显
从2020年开始，基于量产的碳化硅控制器研发将于2023年SOP同时，陈雷表示，S基于800V平台的功率更高的碳化硅控制器也适用于里程更高的商用车，有助于节约用电，提高经济效益
碳化硅器件将首先应用于更高端的机型，尤其是800V平台的机型，这几乎是业界共识。
一方面，基于充电更快的考虑，使用碳化硅器件后，开关损耗和导通损耗会降低在同等开发效率下，应用于800V系统时，功率器件的开关损耗会降低更多，有助于提高系统效率
另一方面，碳化硅没有达到规模化产能，这也是其没有在市场上得到广泛应用的主要原因原料达到规模化产能后，产量增加，产品单价降低，从而获得市场优势据陈雷介绍，在定量产出和使用后，碳化硅可能会获得一定的成本优势也许可以用在A级或者更小的车上
考虑到上海电驱对碳化硅的具体研发，这类材料的实际应用还存在一定的技术挑战。
上碳化硅有多难技术问题仍有待解决
首先是EMC的性能在高开关速度下，dv/dt和di/dt较高，容易产生电磁干扰经过多年的技术发展，EMC已经不再是Si IGBT的难点，但是要开发新的碳化硅材料，就必须重新审视多级滤波器的设计
可靠性问题不容忽视陈雷说，目前碳化硅器件的数量和实际使用碳化硅器件的时间都不够长，所以要格外注意碳化硅器件的可靠性
目前硅基IGBT的发展已经比较成熟，其耐压一般可以达到正负20V的水平但是碳化硅在耐压部分会遇到挑战，尤其是负压部分，可能只能承受—6V—10V的电压
此外，不同于硅材料，碳化硅器件的应用还会带来功率循环和温度循环的挑战。
要创新，就要达到门槛一般来说，宽带隙半导体是需求导向，技术先行的典型在新能源和智能化的发展趋势下，像上电驱动这样的企业有必要勇于尝试，积极进取，在相对成熟的硅IGBT产业中寻找新的技术突破口，创造经济增长点
但不可忽视的是，帮助碳化硅上车，最大限度发挥新材料的性能，还需要系统的，长期的努力只有上下游并行发展，新材料才能进入市场，从而推动行业创新
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