集微網訊息，伴隨新能源車替代傳統燃油車的發展趨勢，新能源車在國內保有量逐年上漲，但新能源車長途出行難的問題也隨之而來，引發廣泛思考。

儘管隨著技術發展，新能源汽車續航里程已不斷突破，但續航里程依舊難以企及傳統燃油汽車，節假日尤其是春節、國慶等返鄉高峰期因堵車時間長、電量不足無法支撐長途駕駛而導致電動車半路拋錨的事情時有發生。

輕量化電池與充電樁兩大技術高點

新能源汽車出行難，根源在於電池續航里程和充電樁佈局。

為了解決續航焦慮，在電池能量密度有限的前提下，增大電池重量是最直接的辦法。但大塊電池同樣也會帶來過重、成本增加、能耗增加等問題。正如馬斯克此前在社交平臺發表的觀點，特斯拉已經具備960公里續航里程的能力，但是沒有實裝在汽車上，因為高續航就意味著電池車身重量的增加，會導致汽車的效能變差，因此，馬斯克在續航和效能之間選擇了後者。

當前實現鋰離子電池系統輕量化一般有三種途徑，提高單體電芯能量密度，減輕電池系統配件質量，最佳化電池系統設計。但是，受限於現有電池技術，短期內難有突破性的動力電池技術能夠投入商業量產。因此，對於新能源汽車而言，大功率快充已成必經之路。

今年兩會，雷軍提交了《關於加快新能源汽車大功率快充基礎設施建設的建議》，指出當前我國公共充電樁中快充佔比僅為四成，且快充功率普遍較低，導致充電速度慢、排隊時間長、週轉效率低等問題依然突出，難以適應當前新能源汽車行業的快速發展。

同樣，全國人大代表、廣汽集團董事長曾慶洪也指出，目前我國智慧網聯新能源汽車真正實現上路的主要是新能源汽車（如電動車）及L1/L2等低級別智慧網聯汽車（輔助駕駛），其在實際應用中仍存在許多問題。以新能源汽車為例，“充電難”問題是困擾使用者、影響體驗的最突出問題。

快速充電技術不完善，影響了充電的快捷度。目前國內相對常見的普通快充裝置需要40分鐘-60分鐘，而慢充則需要8小時-10小時，與燃油車只要花5分鐘就能加油完畢的情況形成了強烈對比。

SiC器件以其突出效能成“里程革命”推手

針對大功率無線充電關鍵技術，我國早已展開相關佈局。

“十三五”國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項先後啟動部署了“電動汽車基礎設施執行安全與互聯互通技術”“安全可控、能源互聯、開放互通的智慧充電網研究與應用示範”“基於新型電力電子器件的高效能充電系統關鍵技術”等專案，累計投入國撥經費6000多萬元，在多種功率充電、無線充電及充電安全等方面開展技術攻關。

為讓汽車充電變得像加油站加油一樣快，車廠正在積極尋求能夠提高效率的材料，目前碳化矽是其中的領跑者。

碳化矽具有耐高溫、耐高壓、大功率等優點，可提高能量轉換效率並減小產品體積。基於 SiC 的解決方案使汽車電動系統效率更高、重量更輕、結構更加緊湊，儘管碳化矽器件成本較高，但它推進了電池成本的下降和續航里程的提升，成為新能源汽車“里程革命”的最佳推手。

目前，SiC器件在新能源汽車上的應用主要包括電機驅動系統逆變器、電源轉換系統（車載、電動汽車車載充電系統及非車載充電樁等方面。大體上可分為車載系統與非車載充電樁兩大塊。

在新能源汽車的車載應用中，SiC 功率器件可以顯著降低散熱器的體積和成本並且減小功率模組的體積。目前混合動力汽車中，車載逆變器的散熱器件具有兩套水冷系統，冷卻溫度均在 75-105 攝氏度。由於碳化矽具有的導熱效能幾乎為Si的三倍。此外，SiC功率器件的電流密度、 開關損耗都顯著低於 Si 基器件，這使得同樣的功率下，SiC-MOSFET 和 SiC SBD 可以在 100kHz 開關頻率下工作。SiC功率器件的封裝體積顯著低於 Si-IGBT。

在市場需求推動之下，SiC的上車腳步也顯著加快，意法半導體於 2021 年 6 月與雷諾集團達成戰略合作，以提供用於電動和混合動力汽車的 SiC 功率器件供應，此舉旨在降低汽車的電池成本、增加充電里程、 縮短充電時間最終使成本降低近 30%。ROHM 也於 2021 年9月與吉利汽車達成合作，後者將使用 ROHM 提供的SiC功率器件實現高效的逆變效率和充電效能。

根據WolfSpeed預測，新能源汽車是SiC器件應用增長最快的市場，預計 2022- 2026 年的市場規模從16億美元到46億美元，複合年增長率為30%，其中到2026年用於電機驅動逆變器仍是最大市場，佔比超過80%。

大功率智慧充電樁將成主流趨勢

而除車載系統以外，大功率充電樁的佈局也顯得尤為關鍵。目前，大多數純電動車都採用車載交流充電方案，必須花上好幾個小時才能充滿電。大功率化（比如30kW及以上）以實現電動車的快速充電也順理成章成為充電樁的下一個重要佈局方向。

大功率充電樁，也會帶來不小的挑戰，如：需要實現大功率高頻轉換開關操作，轉換損耗所產生的熱量。但SiC MOSFET 和二極體產品具有耐高壓、耐高溫、開關頻率快的特性，可以很好地用於充電樁模組。與傳統矽基器件相比，碳化矽模組可以增加充電樁近30%的輸出功率，並且減少損耗高達50% 左右。同時，碳化矽器件還能夠增強充電樁的穩定性。

為佈局充電樁等配套設施，我國曾釋出《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015-2020年）》等一系列檔案並提供了各種優惠政策，但對於充電樁而言，成本依然是制約發展的重要因素之一，因此充電樁的功率密度就至關重要，而SiC器件是實現高功率密度的要害。碳化矽器件作為高壓，高速，大電流器件，簡化了直流樁充電模組電路結構，提高單元功率品級，功率密度顯著提高，這為降低充電樁的系統成本降低鋪平了門路。

從遠期成本和使用效能來看，應用SiC器件的大功率充電樁將迎來巨大的市場機會。

我國在大功率充電樁也已展開相關佈局。2017年5月，我國首個碳化矽新型充電樁示範工程正式啟動；2021年9月，鈦芯電子與湖南崇友智慧科技、上海玫克生儲能科技合作伙伴簽訂以碳化矽為核心設計的160KW直流快充樁產品戰略合作協議，總體合作金額達30億人民幣。

從國際龍頭企業來看，目前，ROHM 已經推出了基於碳化矽的充電基礎設施解決方案，從而應用於高效和小型化的大功率充電樁。安森美也在開發用於直流充電樁的碳化矽功率器件和模組，希望構建更高功率的充電方式，並透過 AC-DC 和 DC-DC 級的升壓轉換器提高充電效率。

據中信證券資料，目前，新能源汽車充電樁中碳化矽器件的滲透率僅為 10%左右，這也給大功率充電樁預留了廣闊空間。伴隨充電樁數量的高速增長，相信在未來以更高功率密度為需求的充電樁模組中，SiC尤其是SiC MOSFET的應用會越來越多。