电子发烧友网络报道(文/梁)与遵循摩尔定律并持续高速迭代的集成电路不同，电池技术在过去几十年中进展缓慢。因此，为了解决电池寿命问题，主要有两个发展方向：换电和快速充电。其中，由于配套设施投入较大，目前还没有通用标准，除了蔚来汽车外，换电技术还处于试验阶段。

毫无疑问，DC快充是目前电动汽车最重要的补能手段，也是各大车企重点布局的方向。近日，Xpeng Motors正式发布了多项战略计划，包括在中国推出首款800V高压SiC平台。据Xpeng Motors介绍，该平台最高支持600A电流输入，电驱动效率在95%以上，可实现充电5分钟，补充200公里续航里程。

图片：Xpeng汽车官方微博。

同时，在充电桩端，Xpeng Motors也表示将量产并铺设480kW高压充电桩。目前电动汽车充电桩的功率一般在60-120kW，而特斯拉最新的V3超级充电桩最大功率可达250kW。

快充之后，小鹏还引进了自主研发的储能充电技术，可以满足30辆车一次不间断充电，支持大功率过充。

其实车端的800V平台早在2019年就已经在保时捷泰康上量产了。但当时泰康上的800V平台并没有完全采用SiC器件，功率模块依然采用硅基IGBT。因此，小鹏此次宣布将推出国内首款800V高压SiC平台，这可能意味着SiC技术在电动汽车高压快充方面的应用将迎来爆发期。

800V平台SiC必不可少

去年以来，各大汽车公司布局了800V及以上的高压平台，包括吉利的浩瀚SEA架构、广汽的880V/480kW平台、比亚迪E平台3.0、通用UItium平台、现代E-GMP架构、Lucid Air 900V架构，预计今年内交付。

从目前的趋势来看，大部分业内人士的普遍看法是，未来电动车主流将分为400V和800V两个系统，其中400V适合中低端小型车，而800V平台未来将更多用于中高端车型。

电机逆变器是800伏及以上高压平台中最关键的部件之一。目前，400伏平台匹配的逆变器核心基本采用硅基IGBT。随着电压的升高，SiC器件的整体效率更加明显。

对于逆变器来说，在800伏高压平台下使用碳化硅场效应晶体管将比传统的硅基IGBT提高8%的整体系统效率。同时，在相同功率的前提下，SiC器件的模块尺寸和重量较传统硅基模块大幅降低，甚至开关损耗可降低75%。这可以说是对轻量化和节能性有很大需求的电动汽车所需要的。

市场方面，有研究机构预测，到2022年，电动汽车用SiC的市场空间将增至24亿美元，是2017年车用SiC整体收入的300多倍。

领先的SiC企业Wolfspeed(原Cree)预测，SiC逆变器可使电动汽车的电池寿命提高5-10%，节省电池成本400-800美元。即使扣除使用SiC器件增加的成本(200美元)，仍然具有成本优势。

800V普及还有两大难题摆在面前

为了满足未来电动汽车对SiC器件的需求，罗姆、沃尔夫斯皮德、ST、英飞凌、田汉天成、田可何达等国内外企业近两年都在加紧计划扩大SiC产量。据了解，Xpeng Motors中SiC的供应商为英飞凌。

2019年5月。

月，Wolfspeed宣布在未来5年内投入10亿美元，在北卡罗来纳州建造一座采用最先进技术的自动化200mm SiC晶圆工厂和一座材料工厂，以扩大SiC产能。

ST在去年2月以1.4亿美元收购了瑞典SiC晶圆制造商Norstel AB。ST表示在完成这次交易后，将在全球产能受限的情况下控制部分SiC器件的整个供应链。

国内厂商方面，天科合达的第三代半导体碳化硅衬底产业化基地建设项目2020年8月在北京市大兴区顺利开工，总投资约9.5亿元人民币，新建一条400台/套碳化硅单晶生长炉及其配套切、磨、抛加工设备的碳化硅衬底生产线，项目计划于2022年年初完工投产，建成后可年产碳化硅衬底12万片。

同样在去年8月，三安光电宣布收购北电新材，后者2019年投资了5.8亿元在福建建设产能为3.6万片SiC衬底的项目。

去年11月，合肥露笑科技投资100亿元建设SiC设备制造、长晶生产、衬底加工、外延制作等产业链的研发和生产基地。

但即便如此，SiC的生产依然存在一定瓶颈，比如原料晶柱的质量不稳定等。

有业内人士认为，SiC基板的开发是所有企业都在着力解决的最大瓶颈之一，SiC基板和传统的硅晶有很大不同，处理SiC要从设备、工艺、处理到切割的一切都需要另外进行开发。

而目前市面上的SiC晶圆大多是4英寸和6英寸，全球只有英飞凌、Wolfspeed、ST、Soitec、罗姆、II-VI、以及国内的烁科晶体能生产8英寸SiC晶圆，但其中能够大规模量产的屈指可数。

加上在生产过程中的周期长、良率难控制，这些因素加起来导致了SiC价格持续处于高位。当前SiC器件的价格可以达到传统Si器件的4到5倍。

有数据显示，按照特斯拉Model 3上所使用的器件全部更换为SiC后，平均2辆汽车就需要消耗一片6英寸SiC晶圆。而如果特斯拉能达到2022年交付量100万辆的目标，那么仅特斯拉一家车企就消耗50万片SiC晶圆。要知道，目前全球SiC晶圆的年产能才约为40-60万片，这意味着一家车企就要消耗当前全球SiC晶圆的所有产能。

所以，对于800V高压平台的一个不确定因素是，SiC产能问题。另一方面，在充电桩端，其实也存在一定限制。

目前我国通用充电桩最大支持750V/250A输出，即187kW输出，到了实际应用上还大概率达不到这个理论峰值。不过国内大功率ChaoJi充电的新标准也即将进行推广，可以实现1500V/600A，最高900kW功率输出。

但从特斯拉超充布局的窘境上看，事实上大功率充电桩的布局远不是成本以及充电桩技术这么简单。

最根本的原因是电力基建不能满足快充桩的用电需求。以广州白云宾馆为例，建筑的电力设计负荷为3120kW，如果装了两个小鹏汽车未来推出的480kW充电桩，那么这两个充电桩工作时就已经消耗了整个宾馆总负荷的三分之一，这是运营方无法接受的。

这你就能理解，为什么高速服务站上，可用的快充桩数量少的可怜，毕竟总的设计负荷是有限的，安装再多充电桩，他们的充电功率都是共享的，数量再多也没有意义。

所以，当前限制电动汽车快充发展的最大障碍，不是电气技术，而是基建。当然，在新基建的政策推动下，以国内强大的电力基建实力，相信这些问题会随着时间迎刃而解。