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電動汽車市場正在增長,包括自動駕駛輔助系統(tǒng)、ADAS以及汽車安全領(lǐng)域,在工業(yè)市場方面,能源基礎(chǔ)設(shè)施,尤其關(guān)注充電站和充電基礎(chǔ)設(shè)施,也倍受重視。SiC憑借其高耐壓、低導(dǎo)通損耗、高開關(guān)頻率等特性,正逐漸成為這兩大市場的重要推力。如何攻克SiC的發(fā)展瓶頸,繼續(xù)推進(jìn)SiC在汽車和工業(yè)中的應(yīng)用,一起聽聽安森美(onsemi)兩位專家的講解吧!
Bryan Lu:碳化硅(SiC)是新一代寬禁帶(WBG)半導(dǎo)體材料,具有出色的RDS(ON)*Qg品質(zhì)因數(shù)(FoM)和低反向恢復(fù)電荷(Qrr),特別適用于具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用,尤其是高壓大電流等應(yīng)用場景,主驅(qū)逆變器采用SiC,可提升系統(tǒng)的效率,進(jìn)而使得在相同的電池容量下里程數(shù)得以提升。OBC(車載充電機(jī))采用SiC,可實(shí)現(xiàn)更高的能效和功率密度。隨著汽車市場向800V高壓系統(tǒng)發(fā)展,SiC在高壓下的低阻抗、高速等優(yōu)勢將更能體現(xiàn)。
Bryan Lu安森美電源方案事業(yè)群汽車主驅(qū)逆變器功率模塊中國區(qū)負(fù)責(zé)人
Mrinal Das:首先,從良率和可靠性來看,與硅相比,SiC的缺陷率更高,制造條件更苛刻。第二,SiC的工作溫度比硅基器件支持的溫度高,在整個設(shè)計階段都要考慮更大的熱應(yīng)力,因此熱管理也是一大挑戰(zhàn)。此外,由于SiC是一種相對較新的材料,生態(tài)系統(tǒng)的支持至關(guān)重要。除了技術(shù)方面的挑戰(zhàn),還有供貨和成本方面的挑戰(zhàn),隨著整個行業(yè)產(chǎn)能的提升和成本的下降,市場將滲透到除汽車以外更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
Mrinal K.Das博士 安森美電源方案事業(yè)群先進(jìn)電源部技術(shù)營銷高級總監(jiān)
Bryan Lu:受制于成本,SiC還沒有全面應(yīng)用在新能源汽車以及工業(yè)等其他應(yīng)用中,但SiC的性能優(yōu)勢適合廣闊的應(yīng)用場景,尤其是高壓大電流是SiC功率器件的最佳應(yīng)用條件,類似光伏逆變器、高鐵等都是SiC功率器件的匹配應(yīng)用場景。在汽車應(yīng)用中,800V平臺是未來的迭代方向,將是SiC的主戰(zhàn)場,但800V和現(xiàn)有的400V母線系統(tǒng)零部件不通用,切換需要時間。如果開發(fā)800V的高壓系統(tǒng),整車系統(tǒng)平臺需要重新優(yōu)化設(shè)計,需要系統(tǒng)性地重構(gòu)電池、電驅(qū)、高壓配電等子系統(tǒng)以及外部的基礎(chǔ)設(shè)施,這個過程不是一蹴而就的。
Mrinal Das:安森美通過垂直整合從原材料粉末到成品封裝功率器件的供應(yīng)鏈,來確保高可靠性,這種高度可擴(kuò)展的端到端生產(chǎn)方式使安森美能夠控制供應(yīng)鏈的相關(guān)環(huán)節(jié),從而根據(jù)市場需求去彈性地調(diào)節(jié)產(chǎn)能,優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)。
為確保良率和高可靠性,安森美推動晶體生長、晶片、外延、器件設(shè)計/ 制造和封裝等各生產(chǎn)階段的創(chuàng)新,以減少可能導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中早期失效的電活性缺陷的發(fā)生。此外,我們還在生產(chǎn)過程中采用高效的篩選方法,確保篩選出的、本征性好的器件能夠在實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn)定工作,最終使失效率達(dá)到行業(yè)要求的低PPM 水平。安森美采用兩種方式來優(yōu)化熱管理:①采用銅基板方案以改善從芯片到散熱器的熱阻Rth;②用燒結(jié)技術(shù)替代傳統(tǒng)的焊接工藝,可進(jìn)一步降低熱阻。
完善的生態(tài)系統(tǒng)支持也是安森美的差異化競爭優(yōu)勢,安森美提供各種封裝的SiC 器件和相關(guān)柵極驅(qū)動器,以滿足不同的應(yīng)用要求,還提供評估板/ 套件、參考設(shè)計、選型指南、應(yīng)用手冊、SPICE模型和仿真工具等全面的設(shè)計支持,以助設(shè)計人員加快和簡化設(shè)計。
Bryan Lu:安森美作為目前全球范圍內(nèi)為數(shù)不多能夠提供端到端SiC 生產(chǎn)能力的廠家,有自己的襯底廠、外延廠和晶圓廠,也在積極地推進(jìn)6 英寸提升到8 英寸。由于全供應(yīng)鏈都是自己所控制,所以無論質(zhì)量和產(chǎn)能都是可以保障的。安森美在SiC 領(lǐng)域積累了十多年的經(jīng)驗(yàn),因此對于市場和終端應(yīng)用非常的熟悉和了解,產(chǎn)品都是針對具體的應(yīng)用來優(yōu)化的。
安森美開發(fā)的SiC產(chǎn)品命名為EliteSiC,主要有EliteSiC功率模塊、分立EliteSiC MOSFET 和SBD、bare die三大類。SiC功率模塊包括用于主驅(qū)逆變器的EliteSiC 功率模塊,和針對OBC、DC-DC的SiC功率模塊APM。其主驅(qū)EliteSiC功率模塊采用了最新的平面結(jié)構(gòu)的EliteSiC MOSFET,使得效率和損耗都得到了優(yōu)化。APM的應(yīng)用使得整個OBC和DC-DC系統(tǒng)的可靠性和功率密度都得到了提升。分立EliteSiC MOSFET和SBD都是采用標(biāo)準(zhǔn)的封裝,和友商的管腳完全兼容。bare die則針對一些長期合作的客戶,使得客戶的差異化可以做得更好。目前安森美的EliteSiC 的MOSFET都還是平面結(jié)構(gòu),Rsp達(dá)到了2.2 mΩ*cm2左右,處于市場領(lǐng)先的一個地位。安森美將會緊跟市場的發(fā)展,更好地優(yōu)化SiC功率器件產(chǎn)品來匹配具體的應(yīng)用,加強(qiáng)在汽車和光伏等行業(yè)的拓展,為客戶提供更好的產(chǎn)品。
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原文標(biāo)題:專家解讀:如何進(jìn)一步推進(jìn)SiC在汽車和工業(yè)市場中的應(yīng)用?
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原文標(biāo)題:專家解讀:如何進(jìn)一步推進(jìn)SiC在汽車和工業(yè)市場中的應(yīng)用?
文章出處:【微信號:onsemi-china,微信公眾號:安森美】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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