一、典型的傳統供應鏈難以跟上技術迭代的速度
汽車是精密的工業制品，汽車制造是極其細化和系統的工程，自上而下按照物理層級可以分為整車層、系統層、子系統層、控制ECU層和元器件層，如下圖所示。
圖1 EE相關部件開發
相應地，從整車到元器件的分層開發鏈條，也就涉及到整車工程師、EE架構部門、具體子系統負責部門，下層部件的設計發布部門，再往下涉及到Tier1供應商和Tier2供應商。
表1 不同的層級
備注：單一機電系統打包，和多部件系統整合總成還是有一些層級上的區分，如下圖所示
圖3 多供應商之間的協調和系統打包有挺大的差異
所以一項新技術在整車企業上的應用，非安全性的也得走一個系統化的過程；而涉及到安全性的過程，更是要從下層方案導入，層層對比。往往芯片解決方案需要先經過Tier1的企業評估和預先研究一番，才能到整車企業那里。這樣的迭代和反應速度，對于快速提升整車產品的科技性和亮眼程度，明顯是不夠的。
二、 電氣化元件供應鏈的扁平化機會
以前，由于層級和信息深度的原因，車企在制作系統規格書的時候，直接面對的是Tier1的系統整合商，所有的需求都是以部件的形式體現，在具體參數和功能上進行界定，所以某種程度上，如果Tier1已有儲備相關的技術，無非是在功能和參數上進行改良和適應優化。而如今，在技術革新很快的座艙電子、電驅動的動力總成技術以及ADAS技術等方面，這種供應合作模式就起了變化。
由于傳感器、功率電子在消費電子、工業領域應用的先后特性，使得相關技術滲透的需求來得越來越快。這種層級的變化，使得車企OEM的工程部門，特別是前沿的研發機構需要更多了解底端的情況，以便評估技術在汽車里面應用的速度。
圖4 OEM工程和產品部門對于部件層級的滲透
也正是這個原因，在很多領域里，車企直接與芯片廠家進行完整的接觸和溝通，把系統性的需求分解成芯片層級的需求。所以就出現了對軟件層面的話語權的爭奪，整合過程中，供應鏈趨于扁平化，芯片算法與控制策略軟件進行融合，這種前端和后端的直接溝通效率很高。這一扁平化趨向，導致價值鏈的中層系統整合者所能積累的know how和數據量，完全傾向了車企一方和算法提供者的芯片廠家。
圖5 器件開發的深入
三、 高壓系統和功率半導體
從提升效率的角度考慮，元器件的特性和成本特點已經直接帶入到了車型的譜系特點。
SiC（碳化硅）作為碳和硅的化合物，具有良好的硬度和耐熱性，常作為電子元件的原材料使用。當SiC作為功率元件使用時，具有非常卓越的性能，與以往的Si半導體相比，SiC半導體低損耗、高耐壓、高率工作及高溫工作的特性更加卓越，采用了SiC二極管和SiC晶體管的全SiC逆變器高效優勢明顯，光伏發電用逆變器及鐵路車輛的驅動用逆變器已開始全面采用SiC器件。
全球各家汽車OEM和Tier 1試制的新型逆變器，可以通過應用SiC-MOSFET降低電流損耗并可以均等化排列安裝，新研發的逆變器與原有逆變器相比，能量損耗大幅減少，同體積的電力容量擴大了非常多。以整個行業標桿為例，汽車企業開始在2015年就采用SiC功率元件的試制車進行公路實驗，從全球來看，這已經演變成為整個行業的發展趨勢。
- Sic器件溫度耐受性的提高，使得逆變器可以更集成化
- SiC器件可以顯著的減少體積
- SiC器件的功率損耗，可以進一步減少對液冷散熱的需求
- SiC器件可以進一步提高總線電壓
在元器件層面的變化，使得整個EMC要求、冷卻的要求、控制電路的要求還有整個特性出現了變化。
圖6 逆變器層級的功率電子迭代
關于車載電氣化驅動器不同階段IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的設計，在之前豐田的閉合領域里面，豐田的工程師已深度介入IGBT功率元件
1） 第一代IGBT模組：采用了IGBT裸片接到鋁基板上的方案，鋁基板通過焊料直接連接水冷板，其散熱途徑為向下的單面水冷散熱。
2） 第二代IGBT模組：進一步提升了散熱性能，通過改進工藝，減少了原來的銅合金散熱片。從間接散熱方案轉向直接散熱。
3） 第三代IGBT模組：引入功率卡片式IGBT模塊，每個功率卡片包含兩個IGBT芯片和兩個續流二極管組成的半橋。然后使用多組水冷冷卻片來對如上的功率卡片式IGBT進行雙面水冷。整體高壓功率模塊體積較之前減小了33%。同時電氣損失減少了20%。
下一步，SiC-MOSFET將會成為主功率單元被應用到逆變器中，這些元器件上面的特性和成本特點已經直接帶入到了車型的譜系特點里面去了。
圖7 SiC的應用和相應的系統和電子產品成本
這個趨勢隨著類似中國的新能源積分政策對于百公里能耗的要求，直接助推了驅動效率的提升。
1) 續航里程
這個值現在和電能的利用率直接掛鉤了，以后可以比相同電量誰跑得多了。是雙重激勵，電池成本少，積分值還能有提升。
圖8 續航里程積分圖
2) 百公里耗電
純電動乘用車車型，按整車整備質量不同，綜合工況條件下電能消耗量（Y）不滿足條件一的，車型積分按照標準車型積分的0.5倍計算，并且積分僅限自身使用；滿足條件二的，按照1.2倍計算；其余按照1倍計算。
- ?條件一：m≤1,000kg時，Y≤0.014×m+0.5；1,000<m≤1,600kg時, Y≤0.012×m+2.5；m>1,600kg時，Y≤0.005×m+13.7。
- 條件二：m≤1,000kg時，Y≤0.0098×m+0.35；1,000<m≤1,600kg時, Y≤0.0084×m+1.75；m>1,600kg時，Y≤0.0035×m+9.59。
圖9 百公里電耗加分和減分系數
四、小結和建議
1） 隨著汽車技術整合程度的加深，國外車企必將加緊爭奪軟件話語權，從而將更多的話語權把握在自身手里；國內車企直接從Tier1系統供應商找現成成果的可能性也在下降，未來技術的應用不僅要靠Tier1還要靠自身的工程部門。
2） 在車企的工程開發部門內部，除了傳統的設計發布工程師的角色之外，還會有更多的軟件和部件開發的工程師，來支持自身的能力實施。層次的深入和增多，帶來的工程能力需求和復雜度也在上升，理想的實現需要更多不同職能的工程技術人員在整車和系統開發時候努力。
3） 未來在變，對我們個體而言，各種能力和知識的儲備就更關鍵了。因為公司在整個鏈條上的戰略和打法都會有很大的變化和調整。
參考文件：
1） Automotive 4.0 Threat or opportunity for incumbents
2） Robustness Validation – System Level Appendix to Robustness Validation Handbook for EEM
