编者按：在汽车电动化、网联化、智能化、共享化的带动下，汽车电子站在行业前列，迎来新一轮爆发。 半导体行业纵横特推出“纵横专题：汽车电子专场”，从应用角度看汽车电子最新进展，从应用角度看汽车电子最新进展。 第一期是“智能座舱芯片”，第二期是“车载CIS芯片”，本期聚焦新能源汽车龙头：特斯拉。 也欢迎行业专家前来交流和贡献。
新能源汽车领域的“保时捷”占据主导地位，与宝马、奔驰等豪华车处于同一档次，被视为高端车型——特斯拉。
根据特斯拉提供的数据，它售出了17辆9万辆，这意味着日产、比亚迪和大众加起来无法与特斯拉相提并论。 这些都表明，特斯拉在新能源汽车领域站稳了脚跟，很难撼动。
这条刚放进池子里的鲶鱼，又是如何搅动“一池泉水”的呢？
独特的智能驾驶系统
11 月 24 日，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克 （Elon Musk） 宣布，特斯拉的 FSD（全自动驾驶）测试版现已向所有北美付费车主开放。
据了解，特斯拉的FSD Beta于2024年开始测试，最初只提供给少数客户，此后逐渐扩大到约16万车主。 体验特斯拉FSD Beta通常还需要车主满足特斯拉内置的安全评分要求和100英里的Autopilot记录，这是一项高级驾驶辅助功能。 现在完全开放，FSD Beta 不再检查用户评分和熟悉度，只需额外花费 15,000 美元（约 10 美元）。70,000元）。
事实上，FSD一直是批评的焦点，因为该产品没有达到马斯克声明中的预期。 2016 年 10 月，马斯克首次宣布了 FSD 的计划，此前他在一次技术会议上表示，他认为自动驾驶“基本上是一个已解决的问题”，并在 2019 年表示，在大约一年内，特斯拉的技术将发展到无人驾驶的地步。
话虽如此，特斯拉的智能驾驶系统有能力通过不断学习和更新来不断改进。 利用先进的机器学习和人工智能技术，特斯拉能够从世界各地的特斯拉汽车收集驾驶数据，并通过无线更新将这些数据转化为实时改进和优化。 这种动态学习方法使特斯拉汽车能够逐步适应各种交通场景和复杂路况，提高驾驶安全性和效率。
以及特斯拉对用户体验和舒适度的重视。 特斯拉的智能驾驶系统在设计上注重用户友好性，让驾驶更轻松、更方便。 用户只需简单的触摸屏操作即可激活自动驾驶功能，而系统则在可行的情况下自动控制车辆，为驾驶员提供更多的休闲时间。 这种人性化的设计使特斯拉的智能驾驶系统在市场上脱颖而出，受到了广泛的关注和认可。
领先的汽车电气架构
为了支撑未来自动驾驶车型的传感器架构，领先的电气架构越来越受到重视，成为支撑传感器架构的基石。
特斯拉的自动驾驶电气架构。
首先，其高度集成的电气化系统使电机、电池和电子控制系统能够协同工作，以提高整体能源效率。 特斯拉电动汽车的动力电池组采用锂离子电池技术，具有卓越的能量密度。 例如，特斯拉Model S长续航版的电池组能够提供370英里（约595公里）的续航里程，展现了先进电池技术的优越性能。
特斯拉还强调了软件在汽车电气架构中的关键作用，通过无线更新不断提供新的软件功能和性能改进。 特斯拉已经实施了多项软件更新，为车主带来自动驾驶仪增强、导航系统改进和用户界面升级。 这种灵活的软件更新机制使特斯拉汽车能够不断发展和改进。
如今，特斯拉的Model 3与车型相比，线束的长度减少了一半，这要归功于新的电子和电气架构的创新。 具体来说，它分为域控架构和配电架构。 驾驶辅助和娱乐系统的控制集成在CCM**计算模块中。 配电架构考虑了当前高度自动化驾驶辅助系统所需的电源冗余要求。
电控碳化硅，看看它的背面
与许多其他车型相比，特斯拉的电池管理系统（BMS）面临着更大的挑战。 特斯拉大量使用21,700个圆柱形三元锂电池组成电池系统，这使得电池单元数量较大。 普通的BMS系统无法满足这么多电池的管理需求。 特斯拉自主研发了BMS电池管理技术，采用主从架构，即“一主四从”管理模式。 在电池组的“顶层公寓”位置，有一个主BMU中心，其中分布着四条BMS系统线。 此外，所有电池电子控制系统都集成在Penthouse位置，这也是特斯拉引以为豪的功能。
特斯拉的BMS系统采用模块化设计，即使使用不同类型的电池，仍能很好地适应，表现出高度的包容性。 采用两段式方法进行电芯平衡，延长了电芯的使用寿命，降低了电芯功率衰减。
除了结构设计，特斯拉电机在选材上也下了不少功夫。 例如，电机中使用的碳化硅。 由于技术和成本的限制，碳化硅只用于行业内的一些高端车型，但特斯拉Model 3和Model Y都使用了这种材料。 碳化硅具有明显的优势：
高温稳定性和功率密度提高：碳化硅具有优异的高温稳定性，能够在高温下保持高导电性。 这使得碳化硅适用于制造电动汽车中的大功率电子元件。 数据显示，与传统硅材料相比，碳化硅半导体可以在更高的温度下实现更高的功率密度，提高电动汽车电控系统的整体效率。
提高充电效率和续航里程：采用碳化硅技术的电控系统可以减少功率转换的损耗，从而提高电动汽车的充电效率。 通过减少电能转换产生的热损失，电动汽车可以更有效地利用电池中存储的能量，从而增加续航里程。 特斯拉在其车型中广泛使用碳化硅技术，为用户提供更长的续航里程。
高效的电力电子器件：碳化硅半导体器件在导电性和电子传输方面比传统硅材料更具优势。 这种高效电力电子器件可用于电动汽车的DC-DC转换器和逆变器等关键部件，以提高整个电动汽车系统的性能。 与传统硅材料相比，碳化硅功率器件具有更快的开关速度，使电能的转换更快、更准确。
特斯拉采用碳化硅技术提高充电效率，但其采购**比IGBT贵。 特斯拉与三安光电合作，将IGBT全部更换为碳化硅MOSFET，**单机全部更换MOSFET后将花费3500元。 充电效率提高5-7%可以降低电力成本，提高毛利率。 碳化硅单电机板**较高，但可以节省元器件数量和成本。 华润微6英寸商用碳化硅生产线已进入量产。 特斯拉用碳化硅替代IGBT，可使车载OBC体积减少55-60%，减少能量损耗25-30%，转换效率提高到965%。充电桩中依赖组件数量将从6个转换为12个，成本增加1个7次。 随着智能化的不断提高，为了提高性能，越来越需要增加功率并减小OBC等组件的尺寸。
此外，特斯拉使用碳化硅MOSFET材料来提高逆变器的效率，这显着提高了电动汽车的续航里程。 碳化硅器件的采购需要参考衬底、长径工艺成熟度和长晶的PVT晶体转变。 拉杆工艺是特斯拉汽车生产的重要组成部分，国内平均生产效率较低，科瑞可以生产长度可达40mm的长晶体。 科瑞平均1炉1天可生产1200片木片，有效生产时间为10个月。 特斯拉与Wolfspeed部门合作生产碳化硅和氮化镓材料。 特斯拉的外延成本合理，占总成本的22-23%。 特斯拉使用碳化硅MOSFET材料来提高逆变器的效率，显著提高了电动汽车的续航里程。
鲶鱼效应还是一样的：引领行业，挑战行业
一开始，特斯拉被称为马斯克的“不切实际的疯狂梦想”，但现在，特斯拉不仅仅是一辆汽车，更是一个智能平台，它给汽车乃至整个行业注入了一条新的“鲶鱼”，搅动了生态，探索了新的路径。 通过软件更新、数据分析和云计算，我们不断改进车辆的功能和价值。 特斯拉还通过自有充电网络、储能装置、太阳能电池板等构建了完整的能源生态系统，为用户提供更加便捷、环保的出行体验。
例如，2024年，特斯拉携手意法半导体，率先将SiC芯片应用于Model 3，以取代传统的IGBT芯片，将系统效率提升约5倍，从而显著提升电池寿命。 意法半导体（STMicroelectronics）今日宣布，已与理想汽车签署碳化硅（SiC）长期供应协议。 根据协议条款，意法半导体将供应理想汽车的碳化硅MOSFET，以支持理想汽车在高压电动汽车市场的战略部署。 据介绍，理想汽车即将推出的800V高压纯电动平台将在电驱动逆变器中使用意法半导体第三代1200V SiC MOSFET技术。
此外，特斯拉还打破了传统汽车行业的惯例和规则，建立了自己独特的商业模式。 特斯拉通过线上销售和自营门店直接接触用户，省去了中间商的环节，降低了成本和**。
电动汽车市场正在增长，梅赛德斯-奔驰和宝马等豪华汽车制造商正在涉足该领域。 分析师**，到 2030 年，全球电动汽车总销量将占所有新车销量的 29% 左右5%。但特斯拉的长期成功是任何人的猜测。 2024年12月，摩根士丹利汽车分析师Adam Jonas**表示，该公司到2024年生产50万辆汽车的目标将达不到40%。 然而，截至 2020 年底，特斯拉已生产超过 510,000 辆汽车，比其目标高出 2%。
与任何事情一样，没有任何保证。 现实情况是，特斯拉汽车已经从一家初创公司转变为一个成熟的行业参与者。 不变的是其非凡的故事及其作为电动汽车前沿先驱的地位。