由豐田與電裝、豐田中央研究所共同開(kāi)發(fā)（a、b）。在廣瀨工廠設(shè)置了專(zhuān)用生產(chǎn)線（c）。已開(kāi)始將SiC功率半導(dǎo)體配備在實(shí)車(chē)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（d）。（圖和照片均來(lái)源于豐田）

2013年12月，豐田在其電子設(shè)備與半導(dǎo)體核心開(kāi)發(fā)基地——廣瀨工廠（愛(ài)知縣豐田市）內(nèi)新設(shè)了SiC專(zhuān)用潔凈車(chē)間。還參加了技術(shù)研究聯(lián)盟“新一代功率電子研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)”（FUPET）受日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）委托的SiC開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。將通過(guò)自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，積累與SiC半導(dǎo)體相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。豐田將與電裝等企業(yè)共享經(jīng)驗(yàn)，以早日使SiC半導(dǎo)體實(shí)用化，并促使量產(chǎn)瓶頸——成本大幅降低。

損耗只有硅半導(dǎo)體的1/10

功率半導(dǎo)體是混合動(dòng)力車(chē)的核心元件。由于該元件用來(lái)處理馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)能量與制動(dòng)時(shí)的再生能量，因此其損耗與車(chē)輛的燃效直接相關(guān)。SiC功率半導(dǎo)體的損耗只有現(xiàn)有硅產(chǎn)品的約1/10。

而且，使用SiC功率半導(dǎo)體，還可以將PCU內(nèi)的升壓電路與DC-AC逆變器的線圈及電容器小型化（圖2）。這是因?yàn)镾iC功率半導(dǎo)體可使開(kāi)關(guān)頻率提高到硅產(chǎn)品的10倍即100kHz。結(jié)果可使PCU的體積縮小到硅產(chǎn)品的1/5。同時(shí)還有助于降低成本。

圖2 通過(guò)提高頻率，使線圈和電容器的尺寸縮小

上面為配備功率半導(dǎo)體的PCU（動(dòng)力控制單元）的電路構(gòu)成。將電壓由200V提高至650V的升壓電路和DC-AC逆變器均使用線圈及電容器，這些線圈和電容器占據(jù)了很大體積。改用SiC功率半導(dǎo)體之后，如下面的圖所示，可以提高開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)線圈和電容器的小型化。（該圖來(lái)源于豐田）

但現(xiàn)狀是SiC功率半導(dǎo)體的成本比硅產(chǎn)品“高出一位數(shù)”（第3電子開(kāi)發(fā)部部屬主任擔(dān)當(dāng)部長(zhǎng)濱田公守），會(huì)導(dǎo)致成本大幅上升，因?yàn)樵诨旌蟿?dòng)力車(chē)使用的半導(dǎo)體中，功率半導(dǎo)體的用量最大（圖3）。豐田期望讓半導(dǎo)體行業(yè)參與SiC產(chǎn)品化進(jìn)程，來(lái)獲得SiC晶圓的量產(chǎn)效果。

圖3 功率用途的半導(dǎo)體的用量最大