汽车车载充电机使用SiC器件有哪些常见问题

谈一下之前所说的SiC的器件使用问题，在国内发生了一个案例，笔者做过一番采访和调研之后做了一些整理，涉及三方（车企、零部件厂商和器件厂家），具体可以参考零部件厂商相关公告。

赔偿的背景

关于欣锐科技在某个车企的产品上出现问题的始末，已见诸财经证券类媒体报道，深圳欣锐科技股份有限公司（SZ，300745）的公告是这么说的：“公司因供应商A供应的电子元器件本身存在质量瑕疵，导致公司供应给客户B的车载充电机出现质量问题。公司将对故障OBC向客户B进行赔偿并预留质量保证金，客户B退回未使用的OBC，公司将退回及未发货的采用瑕疵物料生产的OBC进行报废处理。公司已全面核查，使用该瑕疵物料生产并销售给其他客户的OBC产品占比较小，截止目前未出现大规模故障问题。公司将依法就相关损失向法院提起诉讼，要求供应商A和生产厂商进行赔偿，挽回公司损失。”

由于目前所公告的内容，没有涉及任何技术细节和问题背景，这是一件对企业的声誉和品牌有较大影响的事件。欣锐科技是2018年上市的专注车载电源的企业，公司经历了新能源汽车发展的15年时光，名副其实的业内老牌的车载电源企业。欣锐车载电源模块研发起步于2006年，从迭代开发上，经历了至少5代产品。

笔者通过调研，特斯拉的最新的车载充电机里面也应用了碳化硅器件，如下图所示：

欣锐和特斯拉一样，也把碳化硅器件应用于车载充电机的图腾柱PFC电路上，这在业内是一个比较重大的技术突破。特斯拉的主要目的是为了提高转换效率，而欣锐科技的解决方案不仅提高转换效率，还增加了一个重要功能——双向充电。欣锐的G5代车载充电机是国内第一个量产的隔离型碳化硅双向充电案例。其重要意义在于，双向充电机架构兼容未来的基于交流端的V2G应用。

据悉，欣锐科技是从2016年开始投入双向充电核心技术的攻关，采用碳化硅MOSFET驱动的双向车载充电机在2018年5月实现量产及稳定供货。值得关注的是，从2019年5月起，在批量供货近1年后市场端开始零星出现充电机故障，经过调查，原因是碳化硅MOSFET器件损坏。从失效的分布来看，呈现以下的特征：

损坏的碳化硅器件集中来自供应商日本Rohm公司，且没有集中在特定的供货批次，说明失效是一个普遍现象，与批次质量异常无关联。

据悉，欣锐相关人员与国内权威第三方机构展开合作分析，发现与碳化硅器件工艺设计问题直接相关，接下来欣锐科技将采用司法手段维护其权益。

从这个事件来看，笔者认为有以下几个方面值得思考：

1）首先，碳化硅作为第三代半导体应用在电动汽车上已经是势不可挡，在这方面，特斯拉、比亚迪、欣锐科技是走在前沿的践行者。

2）其次，碳化硅所代表的第三代半导体的技术是越来越渗透广泛的。从历史的过往来看在第二代半导体MOSFET出现的时候，业内也出现大量关于MOSFET与第一代IGBT劣势的比较，然而这并没有阻挡硅基MOSFET的大踏步发展！由于车载领域的特殊性，目前在较小规模下，碳化硅器件出现了应用或者底层工艺问题如果引起高度重视，长远来看，对行业的健康发展都是好事。

3）再次，碳化硅器件在市场应用一年后，才逐步暴露材料深层次隐性问题，超越了应用厂商的专业认知能力。在依赖国外核心功率器件的过程中，半导体器件深层技术参数很难通过开关电源的研发人员以DFMEA，FTA等常规手段进行提前预防。

小结：未来电动汽车的电压等级是会从400V一路升到800V，对于效率和功率密度的提升也是越来越急切，碳化硅的应用将更加广泛。同时，碳化硅器件的“价格拐点”即将到来的时候，碳化硅器件商提升品质的可靠性对行业的健康发展刻不容缓。
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