“混”得好，就賣得好；賣得好，才能活得好！
中汽協統計數據顯示，2021年至2023年，增程式車型銷量增速分別為206%、116%及173%。而同期的純電車型增速分別為157.4%、67.5%及24.4%。2024年前9月，增程式車型增速依舊高于純電車型，高達109.8%，而純電車型僅為17.7%。這一數據無疑揭示了增程式車型在市場上的強勁勢頭，也預示著技術路線的新變革。
從技術路線角度來看，目前市面上主要有三種：增程式混動、插電式混動和HEV油電混動。增程式混動，顧名思義，是以電動機為主，燃油發動機僅作為發電設備使用的一種技術路線。這種“混”的方式，不僅提升了車輛的續航能力，還降低了純電動車型面臨的續航焦慮。而在這場技術變革中，碳化硅（SiC）材料的應用無疑成為了新的焦點。
不管怎樣，增程式也算一種是“混”。將新舊兩種技術“混”在一起，往往會產生出人意料的效果。其實，在功率半導體應用中，硅與碳化硅的“混搭”同樣展現出了非凡的潛力。
碳化硅具有更高的導熱系數、擊穿電壓和開關速度，這些特性使得它在功率半導體領域具有顯著的優勢。然而，高昂的成本一直是限制其廣泛應用的主要因素之一。為了解決這個問題，行業開始探索將硅與碳化硅相結合的方案，以實現降本增效。
在增程式汽車中“混碳”
事實上，從2021年到2024年，增程車的增速遠超純電車型，小米、小鵬、蔚來、埃安、極氪、阿維塔、零跑、哪吒、智己等純電賽道的玩家都紛紛向增程車領域進軍。值得注意的是，在增程式汽車中也開始采用“混碳”方案來降本增效。
2042年混碳功率模塊（硅IGBT+碳化硅MOSFET）非常搶手，混動車型中的應用大大擴展了碳化硅的應用場景，盡管碳化硅芯片用量有所減少，但卻有望成為用量更大市場。這一趨勢不僅推動了碳化硅材料在增程式汽車中的應用，還促進了整個行業的快速發展。
在增程式汽車中，“混碳”方案已經得到了廣泛應用。小鵬汽車就是這一趨勢的踐行者之一。在“小鵬AI科技日”上，小鵬汽車宣布正式加入增程陣營，推出了基于全域800V高壓碳化硅平臺的“小鵬鯤鵬超級電動體系”。小鵬還表示，他們未來還將會用于超級電動車型、純電車型采用混合碳化硅方案。
據了解，搭載了5C超充AI電池、混合碳化硅同軸電驅、靜音增程器（運行噪音僅為1dB），以及AI電池醫生和AI動力功能。結合全套技術方案，最終可以讓汽車實現純電續航430公里，綜合續航預計超過1400公里。
小鵬全新混合碳化硅同軸電驅有兩個關鍵技術創新：一是采用了同軸電機：從而使得電驅體積較傳統電機減少30%，電機重量減少7.5%，可為后排增加一拳的空間。二是采用了基于混合碳化硅的電機控制器，實現了“行業第一”的93.5% CLTC效率。另外，在碳化硅芯片用量減少60%的同時，輸出功率提升了10%。這一創新不僅降低了成本，還提升了車輛的性能和續航能力。
在電動汽車模塊中“混碳”
在電動汽車模塊中，“混碳”方案同樣展現出了巨大的潛力。功率模塊中硅和碳化硅的主要區別之一是碳化硅具有更高的導熱系數、擊穿電壓和開關速度，使其效率更高，但也比硅基功率模塊更昂貴。為了降低每輛車的碳化硅含量，同時保持車輛的性能和效率，行業開始探索使用混合碳化硅功率模塊。
使用混合模塊，可以降低每輛車的碳化硅含量，同時以更低的系統成本保持車輛的性能和效率。例如，系統供應商只需30%的碳化硅和70%的硅面積即可實現接近全碳化硅解決方案的系統效率。
例如，英飛凌科技推出的HybridPACK Drive G2 Fusion模塊就結合了硅和碳化硅技術，在性能和成本效率之間實現了平衡。這一創新不僅滿足了電動汽車對更長續航里程的需求，還推動了碳化硅技術在更大范圍內的應用。
HybridPACK Drive G2 Fusion模塊為即插即用的功率模塊，集成了英飛凌的硅和碳化硅技術，無需復雜的調整或配置即可輕松集成到車輛組件或模塊中。該模塊在750V級別下具有高達220kW的功率，確保了-40℃至+175℃的整個溫度范圍內的高可靠性，并提高了導熱性。通過采用新的互連技術（芯片燒結）和新材料（新型黑色塑料外殼），該模塊還實現了更高的溫度額定值，從而獲得更高的性能和更長的使用壽命。
據最新信息，HybridPACK Drive G2 Fusion作為英飛凌HybridPACK Drive功率模塊系列的新成員，其設計巧妙，能夠無縫融入各類車輛組件或模塊之中，省去了繁瑣的調整與配置步驟。該G2 Fusion模塊在750V電壓等級下，展現出了高達220kW的強勁功率。其工作可靠性在-40℃至+175℃的寬泛溫度區間內均保持卓越，并且顯著提升了導熱效率。
借助創新的組裝工藝與互連技術，HybridPACK Drive G2 Fusion模塊在性能與功率密度上實現了雙重飛躍。特別是引入了全新的互連方式（芯片燒結技術）及采用新型黑色塑料外殼材料，使得該模塊能夠承受更高的溫度額定值，進而解鎖了更高的性能表現與更長的使用壽命。值得注意的是，第二代產品還廣泛采用了耐高溫性能優異的聚苯硫醚（PPS）材料，其變形溫度普遍超過260℃，盡管成本相對較高，但在抗拉強度等關鍵材料性能指標上，無疑是器件封裝的優選方案。
英飛凌的CoolSiC技術與硅IGBT EDT3技術，憑借其超快的導通特性，支持靈活配置單柵極或雙柵極驅動器，使得從全硅或全碳化硅逆變器向Fusion逆變器的轉型變得輕松自如。英飛凌在碳化硅MOSFET、硅IGBT技術、功率模塊封裝、柵極驅動器以及傳感器技術領域的深厚底蘊，為打造高品質產品奠定了堅實基礎，從而在系統層面有效降低了成本。
一個應用例子是，通過將Swoboda或XENSIV霍爾傳感器集成至HybridPACK-Drive外殼內，實現了電機控制的精準度與效率的雙重提升，詮釋了英飛凌在技術創新與系統集成方面的卓越能力。
在AI數據中心服務器電源中“混碳”
除了汽車行業，數據中心領域也在探索碳化硅技術的應用。隨著AI和超大規模數據中心的快速發展，對功率密度的要求越來越高。然而，目前全球大部分數據中心都無法滿足英偉達最新Blackwell GPU的功率需求。
為了解決這個問題，納微半導體推出了全球首款8.5kW AI數據中心服務器電源。該電源采用了氮化鎵（GaN）和碳化硅技術的混合設計，實現了超過97.5%的超高效率。這一創新不僅滿足了AI和超大規模數據中心的功率需求，還降低了整體成本。
這款針對AI數據中心優化的輸出電壓為54V的服務器電源，符合開放計算項目（OCP）和開放機架v3（ORv3）規范。在三相交錯PFC和LLC拓撲結構中，采用了高功率GaNSafe?氮化鎵功率芯片和第三代快速碳化硅MOSFET，以確保實現最高效率和最佳性能，同時將無源器件的數量降至最低。
與競品使用的兩相拓撲相比，該電源所采用的三相拓撲結構為PFC和LLC帶來了行業內最低的紋波電流和EMI。此外，該電源的氮化鎵和碳化硅器件數量比最接近的競品少25%，進一步降低了整體成本。
該電源的輸入電壓范圍為180至264Vac，待機輸出電壓為12V，工作溫度范圍為-5℃至45℃，在8.5kW時的保持時間為10ms，通過擴展器可達到20ms。
GaNSafe?作為納微半導體的第四代氮化鎵產品，集成了控制、驅動、傳感和關鍵保護功能，具備前所未有的可靠性和魯棒性。作為全球氮化鎵功率芯片的安全巔峰，GaNSafe?具有短路保護（最大延遲350ns）、所有引腳均有2kV ESD保護、消除負柵極驅動和可編程的斜率控制等特性。
所有這些功能都可通過芯片4個引腳控制，使得封裝可以像一個離散的氮化鎵FET一樣被處理，不需要額外的VCC引腳、納微的650V GaNSafe目前提供TOLL和TOLT兩種封裝，最大導通電阻范圍從25到98mΩ，可應用于1kW 到22kW的大功率應用場景。這些功能使得GaNSafe?在應用中更加安全可靠，同時也為電源設計提供了更多的靈活性和優化空間。
寫在最后
綜上所述，“混”得好已經成為當前技術發展的重要趨勢之一。無論是汽車行業還是數據中心領域，都在通過混合不同材料和技術來實現降本增效。這種創新不僅推動了行業的快速發展，也為消費者帶來了更加高效、實用的產品和服務。未來，隨著技術的不斷進步和成本的進一步降低，相信會有更多的創新應用涌現出來，為我們的生活帶來更多便利和驚喜。
