混合Si/SiC逆变器，效率提升至98.7%

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在几年前，碳化硅价格还处于高位时，业界诞生了不少混合的功率模块，综合硅和SiC等器件，以降低器件成本。而现在这种混合功率模块方案已经在车上大规模应用。

小鹏近期在IEEE旗舰刊物上发布了其自研混合硅/碳化硅（Hybrid Si/SiC）电驱牵引逆变器技术论文，在相同驱动循环下，混合逆变器将效率从全硅方案的96.3%提升至98.7%，实现了等效全SiC效率。

而更重要的是，该方案通过近700台工程车辆验证，在2025年11月进入量产，截至论文投稿时超过15000台搭载该方案的车辆行驶在路上，并已平台化应用于小鹏GX、MONA M03和MONA L03。

为什么需要混合？要理解混合方案的价值，需要回到功率半导体的底层物理特性。SiC MOSFET的优势在于开关速度快、开关损耗极低，在中小电流工况下导通损耗也远优于IGBT。虽然SiC在近几年价格呈现一个大斜率向下的走势，目前仅相比同级别IGBT高出20%左右，但在大规模的汽车应用中，更换Si基功率半导体依然有成本效益。

Si IGBT在大电流下导通损耗更低，成本可控，但在频繁开关的中小电流工况下劣势明显。所以可以让SiC承担开关，让IGBT承担导通，通过对两种器件的动态调度，在全工况下实现效率与成本的均衡。

在论文中，小鹏表示混合模块需要考虑器件选型、面积配比、控制策略、热管理、可靠性，是多目标之间的系统级权衡，考验的不是单一器件性能，而是整套电驱系统的架构能力与控制算法能力。

该混合模块通过功率器件在同一模块内的面积配比优化与封装设计，并配合负载自适应控制策略，实现对不同负载区间的动态优化。结合负载自适应控制，在相同驱动工况下，与全硅方案相比，所提出的混合Si/SiC逆变器将效率从96.3%提升至98.7%。

过去两年，从芯片供应商到Tier1再到整车厂，混合Si/SiC方案正在形成多点开花的态势。

英飞凌于2024年10月推出HybridPACK Drive G2 Fusion，这是行业首款即插即用的混合功率模块。其核心逻辑是仅用30%的SiC面积搭配70%的Si面积，即可实现接近全SiC方案的系统效率，在400V/175kW平台上WLTP续航比纯IGBT提升2.9%。英飞凌还提供了单栅极和双栅极两种驱动选项，降低了OEM的集成门槛。

法雷奥则聚焦400V存量市场，提出“原位改造”方案，即功率模块的芯片布局和引脚定义与原IGBT模块完全匹配，只需在控制程序中增加约5%的时序协同算法代码，即可将逆变器损耗降低34%，整个电驱系统总损耗降低约12.5%。样件验证周期从6个月压缩至3个月，OEM升级成本降低40%。

在国内，翼同半导体在2025年PCIM Asia上展示了面向800V高压平台的FusionPlus方案，以微秒级延迟协同控制实现SiC与IGBT的精确分工，导通阶段SiC提前0.7-1.0微秒开启，关断阶段IGBT提前250-450纳秒关断，成本比全SiC降低30%-34%，计划2026年搭载国内新势力车型。

吉利在其雷霆11合1混动系统中首次采用混碳电控，将IGBT与SiC TPAK单管混合封装。斯达半导则在储能领域实现了三电平混合SiC模块的批量交付，并正在推进车规级嵌入式PCB功率模块的产业化。

综合来看，混合Si/SiC方案的优势可以归结为三个维度：

第一，成本与效率的帕累托最优。行业共识是SiC与Si芯片面积的最佳配比在1:3到1:4之间。英飞凌的数据表明，仅用三分之一的SiC面积即可获得全SiC方案约76%的效率增益；法雷奥的400V方案实现了全SiC方案约54%的节能收益，而成本远低于全SiC。

第二，系统级工程冗余。混合模块的“单独控制”模式（In2G）为逆变器引入了天然的功能安全冗余，当一侧器件故障时，系统可切换到另一侧保持工作。英飞凌更进一步，利用混合拓扑的可控重叠导通特性，无需额外放电电阻即可在3秒内完成直流母线电容的安全放电，能量损耗比传统方案低60%。

第三，产业兼容性强。比如翼同的FusionPlus模块采用140×80×30mm标准尺寸，可直接替换全Si IGBT模块；法雷奥的“原位改造”策略甚至不需要更换控制器硬件。这意味着混合方案可以充分利用现有产线，加速从实验室到规模制造的转化。

小结：

长期来看，实际上混合方案是可能具备长期生命力的，一方面是SiC芯片的成本下降速度放缓，随着行业走向成熟，价格也将趋于稳定，采用混合方案依然在长期来看具备一定的成本优势。尤其是覆盖最大销量区间的中端车型，混合方案是兼顾效率与成本的务实路径。混合与纯碳化硅，二者的市场分工，将使混合方案获得长期生命力。

混合Si/SiC逆变器，效率提升至98.7%图2

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