在上一篇文章《特斯拉的澎湃动力来自何方？》中，作者讨论了从第一辆Roadster开始，特斯拉电动汽车动力总成的演变，其中简单介绍了Model 3/Y使用的TPAK碳化硅MOSFET模块。这种模块的出色设计被认为是一种很好的通用高压大功率封装。本文就从这个碳化硅模块入手，来谈谈笔者观察到的特斯拉核心功率芯片的选择策略。

TPAK
TPAK的无引脚塑封尺寸为20mm x 28mm x 4mm，其中不仅可以装载裸碳化硅MOSFET芯片，还可以选择IGBT或氮化镓HEMT作为其核心芯片。这意味着TPAK不仅可以用作高性能的碳化硅驱动模块，还可以用作低成本的IGBT功率模块。即使在车规的大功率氮化镓技术成熟后，无缝接入裸露的氮化镓芯片成为高频功率开关器件。

TPAK外观。该版本由意法半导体生产(来源：System Plus Consulting)


同时，结合浸淫多年的多管并联技术，特斯拉可以根据其电动车驱动系统中不同的功率等级，选择不同数量的TPAK并联，根据不同的效率和成本要求，选择碳化硅MOSFET或IGBT作为TPAK的核心芯片。同时，由于都在同一个封装内，特斯拉只需对外部电路、机械结构、散热设计进行微小改动，就能满足各种电动汽车行驶要求，大大增加了设计灵活性。

例如，在理想情况下，特斯拉电动汽车的双电机版本可以选择多个碳化硅TPAK并联驱动主电机，以满足大多数工况下的性能和效率要求。对于另一个电机，可以选择数量较少的并联碳化硅版本或IGBT版本TPAK，在一定成本控制下满足四驱或加速的要求。或氮化镓碳化硅或氮化镓IGBT。

4 TPAK SiC并联3型逆变器(来源：Munro Associates)

此外，TPAK的每个芯片都可以从不同的芯片供应商处购买，可以建立双供应甚至多供应系统。除了官方宣布的意法半导体，特斯拉还与业内几乎所有熟悉的功率半导体头部供应商都有深度合作。3354特斯拉提供应用场景下的技术规格和各种工作条件，芯片厂商拿出最好的功率半导体技术，为TPAK定制功率开关芯片。这样做的好处是，你可以在众多供应商中选优，为特斯拉车型找到性能最好或者性价比最高的芯片。

同时，特斯拉可以在旗下车型销量增加的情况下，通过多个供应商快速提高TPAK模块的产能，而不是受限于单一供应商，这在Model 3/Y车型销量相比上一代Model S/X已经快速增长的情况下尤为重要，未来当特斯拉推出更便宜、销售预期更高的Model 2和Cybertruck时其预定数量超过一百万个单位，在短时间内从多个半导体供应商获得大量TPAK模块将成为特斯拉供应链管理的重要部分。

诚然，如果OEM采用HybridPACK 1等公版模块，也可以从不同的供应商购买引脚兼容的产品。但这种模块有逆变器系统之前的模块设计，所以不同厂家在某些规格上无法做到100%兼容。另外，模块是全桥设计(含3个半桥)，封装成本固定，设计灵活性不如TPAK。最后，作为一个具有公共设计的模块，逆变器设计者在模块性能上无法与使用相同模块的竞争对手区分开来。

英飞凌和安三美的全桥IGBT模块，两者引脚兼容但细微之处不同(来源：网络)



综上所述，在逆变器核心功率器件的选择上，特斯拉不仅指定了外部尺寸和一些重要的封装设计要求(比如必须采用银烧结工艺)，还深度参与了内部芯片的定义、设计和测试。得到的TPAK模块能够满足性能和系统设计的要求，同时能够跨越(chi

T2PAK
也是一样。除了TPAK，特斯拉在动力系统的另一个核心部件PCS上也采用了同样的选择策略。

Model 3/Y的PCS(电源转换系统)包括车载充电器OBC和高电压-12V DC/DC，用于从电网给主电池组充电，并在主电池组和12V电池之间交换能量。PCS中有40多个T2PAK(第二个Tesla包)，用于OBC的PFC和DC/DC初级和次级侧，以及高压-12V DC/DC的高压侧。

特斯拉Model 3/Y电源转换系统和Model S/X第三代车载充电器(信息来源：菲尔萨多/英吉纳里克斯、安娜j博尼拉)



作为一种高压单管表面贴装封装，T2PAK取代了前几代S/X OBC型号中使用的TO-247封装，包括用于超结MOSFET和SiC MOSFET的TO-247-3三引脚封装，以及用于硅或碳化硅二极管的TO-247-2两引脚封装。所以T2PAK更容易安装在PCS主电路板上，生产力好。T2PAK全部通过导热膏贴在水冷散热板上，相比之前的散热设计大大简化。

从目前能找到的拆机视频来看，T2PAK至少有碳化硅二极管、超结MOSFET或碳化硅MOSFET几个版本。同样，T2PAK用一个封装实现了PC中核心功率器件的跨平台、跨厂商选择，简化了供应链。

PCS中标记为SiD600的T2PAK二极管(来源：Phil Sadow/Ingineerix)



当然，TPAK和T2PAK并不完美，两款设备的包装都有很大的改进空间。比如TPAK可以采用类似丹佛斯DBB和霍利斯DTS的技术，在模块内部实现双面烧结，从而达到更好的散热性能和可靠性。

一些争议
上一篇文章发表后，有读者在评论中就特斯拉和比亚迪谁的动力总成硬件技术更强展开了激烈的讨论。笔者与这两家公司合作已久。可以说他们是电动车领域数一数二的公司。但考虑到比亚迪和特斯拉所处的环境和国情不同，他们的创业基因也有较大差异。单纯比较两者的优劣，就如同比较不同生态圈的狮子和老虎，很难判断谁是百兽之王。

位于硅谷核心的帕洛阿尔托(Palo Alto)，特斯拉自Model S上市以来，已经成为众多半导体公司最重要的客户之一，可以不受限制地购买任何一家功率半导体头部公司的尖端产品，因此特斯拉只需要专注于主营业务，集中资源进行整车层面和部分核心子系统的研发。

比亚迪开始做电动车的时候，车用规格的功率半导体国内还没有起步，比亚迪在国外供应商眼里还不是最重要的客户。因此，比亚迪不得不自己开发IGBT和碳化硅MOSFET，作为国外产品的补充和替代。这使得比亚迪在功率半导体的采购上获得了一定的议价能力，在外部供应短缺时有了备用方案，在当今汽车电子核心匮乏的背景下优势明显。然而，当比亚迪需要在汽车、半导体、锂电池等赛道进行巨额投资，与竞争对手在技术和产能上展开竞争时(如当代安培科技有限公司在锂电池领域)，其资源就会捉襟见肘。人们预计，比亚迪半导体在过去几天的会议及其随后的上市将为比亚迪的研发注入一剂强心针。碳化硅和IGBT的研发和产能扩张。

总而言之，核心功率器件的选择策略没有放之四海而皆准的方法。企业需要根据公司的具体情况和市场动态来决定是采用完全自产、完全外包，还是像特斯拉一样定制解决方案。