广东芯聚能周晓阳:SiC应用于新能源汽车电驱电控系统的挑战与优化思路

日期:2021-12-16 来源:半导体产业网阅读:356
核心提示:近日,第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWSSSLCHINA 2021)在深圳会展中心举行。本届论坛由第三
 近日,第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛(IFWS & SSLCHINA 2021)在深圳会展中心举行。本届论坛由第三代半导体产业技术创新战略联盟(CASA)、国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)联合主办,北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司与半导体产业网共同承办。
 
期间,由北京一径科技有限公司、广东芯聚能半导体有限公司、广东晶科电子股份有限公司、上海瞻芯电子科技有限公司协办支持的”车用半导体创新合作峰会“如期举行。
 
全球SiC在过去两年发生了很多事情,其中,特斯拉开始引入SiC MOSEFT到主驱上并迅速量产,并被市场广泛接受,客户反应良好;国产新能源车开始引入SiCMOSFET 到主驱上,反应良好;SiC衬底开始降价;SiC市场从以二极管为主逐渐过渡到以MOSFET为主(国际市场)。国际领先大厂采取不同的发展策略,Cree供应全球大多数的的SiC衬底,其垂直整合,控制衬底价格及产品开发,过度到8吋的时间以到达器件级别的价格竞争力。罗姆采用垂直整合,向8吋过度,追求性价比,2009收购SiCrystal;英飞凌采用IGBT 12“ 和SiC双轮发展,封装有规模价格优势,2018年收购Siltectra。博世专注于SIC器件的研发生产,已经在BYD汉上得到批量应用。
周晓阳
会上,广东芯聚能半导体有限公司总裁周晓阳做了题为“碳化硅应用于新能源汽车电机电控系统的挑战与优化思路”的主题报告。
 
SiC可实现更有效的电驱控制,提高续航里程,减少电池消耗;可提供速度更快,容量更高的车载充电方案;可实现更高电压,从而提升充电速度。当前整车厂及Tier1不断引入SiC。
报告结合SiC芯片的优势、SiC的封装趋势、SiC器件在新能源汽车上的应用趋势,分享了SiC模块封装设计需求、SiC模块封装工艺的进阶、SiC模块封装结构的进阶、SiC模块封装可靠性、SiC模块在电驱上的应用等最新发展趋势。
 
当前,SiC功率器件向着更高的功率、更高的运行节温、更小的体积、更低的杂散电感、更低的损耗、更低的热阻、更苛刻的成本要求、更好的可靠性等方向发展。SiC模块封装设计需求方面,结合碳化硅芯片的本身特性以及市场对碳化硅器件性能的需求,新型碳化硅模块的进一步创新一定是在更高的性能,更小的尺寸和更性价比的成本为主要指标进行开发。





 
SiC模块封装工艺方面,目前功率器件寿命可靠性薄弱点主要是铝线键合工艺,随着碳化硅的器件逐渐推广,新型键合工艺也逐渐推广。SiC模块封装结构方面,正向着优化电路结构,实现低杂散电感封装,降低峰值电压,保护器件,降低损耗,实现高性能高可靠性封装的方向进阶。
 
报告指出,相比于传统功率器件,SiC器件在测试和应用时需要关注以下几点:一是大功率模块采用多芯片并联;相比IGBT,SiC MOSFET的器件电气参数具有更大分散性,在模块并联配置时需要更准确的分组设置和测试方法;二是栅极开启电压Vth需要通过预测试实现准确可重复测量;三是双脉冲测试系统杂散电感对SiC器件波形影响更大,导致读值异常;四是SiC器件在大电流关断时di/dt高,模块会承受较大的电压应力,电压尖峰容易超过安全工作区。
 
当前,芯聚能自主开发 SiC 车载主驱模块,已于2020年8月完成设计定型,包括1200V/750V 多个版本,经过验证,2021年Q4产能 >10万块/年,计划于2022年Q1 SOP。
 
(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)
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