电动汽车制造商正从400V系统转向800V系统，环保意识强的车队所有者甚至可能寻求超过800V的架构

。

　　更多工程师认为
，提高电池电压是解决电动汽车各种性能问题的最可行方案
，如充电时间慢、续航里程短
、加速有限和再生制动能量捕获低
。改变工作电压复杂
，迫使汽车制造商重新考虑一切，特别是电源集成电路(ICs)，同时应对困扰电动汽车行业的普遍问题
。

　　通往800V架构的转变之路

　　通过多种方式实现向800V内部电动汽车架构的转变。让整个车辆在800V下运行是一种方法
。处理800V的电动汽车高压系统无需组件间电压转换。这种设计可以实现超高效和闪电般快速充电。

　　然而

，构建完整的800V结构意味着重新构想一切
，包括电源IC和故障安全系统。

　　更大的电容器是必要的，需要更多物理空间以满足极性间最小爬电距离，防止电弧。800V架构中的低电流也可能需要更粗的电线和连接以传输更多功率
。这些设计考虑对希望将组件做得尽可能小和轻的电动汽车制造商来说是一个巨大的头痛。

　　测试实验性电动汽车设计是艰苦的。程序必须证明组件在最坏情况下是可靠的
，其条件比800V环境高出数倍。

　　重新设计电动汽车元素推高了设备成本。使用更多碳化硅(SIC)——在高频率下已证明优于绝缘栅双极晶体管——对于确保高压机器中改进的开关频率和最小能量损失至关重要。这种在电动汽车IC中使用的抢手半导体是昂贵的。SiC需求的急剧增长可能导致制造成本和标价上涨

。

　　或者，汽车制造商可以将800V限制在某些高压组件上
。这种方法可以减少重新设计和设备价格飙升
。它承诺更快的充电，但对减少转换功率损失作用不大。

　　开发一种电池，优化在充电时切换到800V
，在放电时切换到400V，也值得探索，以最小化电动汽车设计变化的级联影响。这种电池可以解决充电问题，但不能解决能量效率问题
。

　　关于最可行的方法，陪审团仍在讨论

，但电动汽车制造商在采用更高电池电压时会考虑所有选项
。

　　DC/DC转换器作为电动汽车的标配

　　大多数高压电动汽车都有DC/DC转换器，使其与大多数充电站兼容

。否则
，这些新的零排放车辆无法使用主要为400V电动汽车设计的现有公共充电基础设施
。

　　为电动汽车设计DC/DC转换器具有挑战性。高速能量切换需要精确的转换器布局，这为创建IC提供了最小的余地。这些功率转换电路必须超级高效、小巧
、轻便，且电磁干扰小
。它们必须在电路尺寸和效率之间取得健康的平衡，以在不牺牲性能的情况下构建转换器
。

　　此外，设计师在将散热器融入电池设计和调节温度水平时
，必须考虑硬件的效率。选择合适的材料以保持电池冷却对于延长其寿命至关重要
，同时转换器相应地调整电压并产生热量

。

　　考虑到800V公共充电网络不太可能扩展以容纳更多道路上高压电动汽车，DC/DC转换器将继续是这些更强大零排放车辆的标配
。

　　这一现实给电动汽车价格带来了上行压力，因为这种额外硬件中使用的电路在广泛的技术领域中需求量很大
。设计改进只能在构建IC的成本效益方面做这么多。供应商必须提高他们的游戏水平，以解决他们这边的低效率问题
。

　　SiC筛选必须加速

　　电动汽车行业转向高压系统导致SiC需求激增
。虽然制造商欢迎这一市场机会，但这一趋势显示出无法交付
。他们没有准备好筛选SiC功率IC的缺陷
，因为传统的硅测试系统已经无效。

　　在整个生产过程中保持SiC产品的完整性需要严格的测试和细致的关注。它们可能在制造过程中产生缺陷
，影响其基本功能和性能
。这种化合物易碎，容易出现凹坑和划痕
，损害晶圆的完整性。SiC晶圆在处理过程中也容易破损。将它们切割成芯片增加了破裂的机会。

　　到目前为止，当前的SiC高电流和高电压测试方法已经足够筛选低量的单位。制造商在整个装配过程中也成功地采用了光学检测技术，并利用光致发光和X射线进行计量。

　　然而
，制造商在扩大其质量和可靠性测试能力以提高生产速度方面遇到了困难
，特别是在从150mm切换到200mm晶圆时。

　　专家们正在评估各种创新以解决筛选低效率问题。例如
，将卡盘杂散电感从600微亨降低到亚100纳亨可以实现动态晶圆测试。

　　另一种方法是将来自地理分散的工厂和工具的各种数据类型——缺陷检测和审查见解、电气测试结果和在线计量反馈——整合到一个平台中。只有这样，制造商才能将数据输入预测分析软件，并构建可靠的模型来识别瓶颈并采取措施最大化效率。

　　更大的可追溯性——日益增长的数据需求

　　可追溯的汽车芯片使电动汽车制造商和供应商能够调查影响电路性能的新问题和未知问题。揭示常见问题的罪魁祸首——如板焊点凸起和封装失败——可能令人困惑
，因为它们可能源于SiC生产过程或电动汽车经历的温度和机械应力
。

　　后端设备有电子ID，但功率IC没有
。不可追溯的电路使装配和测试更加繁重
。失去设备级可追溯性可能导致混淆，因为无法关联无描述的晶圆和批次

。

　　幸运的是，一些供应商正在增加芯片可追溯性的粒度
。这些供应商维护他们的数据库
，为客户提供模块数据
，并提供到晶圆分类的数字跟踪。

　　孤立的数据并不理想，因为电动汽车行业将从分散的信息中受益更多
，如数据仓库存储库。尽管如此，积极的产品追溯是朝着正确方向迈出的一步
。

　　在变好之前会变得更糟

　　电动汽车行业转向高电池电压是繁重但必要的
。虽然汽车供应链尚未为这一转变做好准备

，但没有压力就没有创新。尽管代价高昂的错误是不可避免的，但功率IC供应商将从今天的失败尝试中受益，以制定适当的解决方案，并帮助推动电动汽车革命朝着应有的方向发展。

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