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電動汽車市場正在增長,包括自動駕駛輔助系統、ADAS以及汽車安全領域,在工業市場方面,能源基礎設施,尤其關注充電站和充電基礎設施,也倍受重視。SiC憑借其高耐壓、低導通損耗、高開關頻率等特性,正逐漸成為這兩大市場的重要推力。如何攻克SiC的發展瓶頸,繼續推進SiC在汽車和工業中的應用,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)半導體材料,具有出色的RDS(ON)*Qg品質因數(FoM)和低反向恢復電荷(Qrr),特別適用于具有挑戰性的應用,尤其是高壓大電流等應用場景,主驅逆變器采用SiC,可提升系統的效率,進而使得在相同的電池容量下里程數得以提升。OBC(車載充電機)采用SiC,可實現更高的能效和功率密度。隨著汽車市場向800V高壓系統發展,SiC在高壓下的低阻抗、高速等優勢將更能體現。
Bryan Lu安森美電源方案事業群汽車主驅逆變器功率模塊中國區負責人
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,在整個設計階段都要考慮更大的熱應力,因此熱管理也是一大挑戰。此外,由于SiC是一種相對較新的材料,生態系統的支持至關重要。除了技術方面的挑戰,還有供貨和成本方面的挑戰,隨著整個行業產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用領域。
Mrinal K.Das博士 安森美電源方案事業群先進電源部技術營銷高級總監
Bryan Lu:受制于成本,SiC還沒有全面應用在新能源汽車以及工業等其他應用中,但SiC的性能優勢適合廣闊的應用場景,尤其是高壓大電流是SiC功率器件的最佳應用條件,類似光伏逆變器、高鐵等都是SiC功率器件的匹配應用場景。在汽車應用中,800V平臺是未來的迭代方向,將是SiC的主戰場,但800V和現有的400V母線系統零部件不通用,切換需要時間。如果開發800V的高壓系統,整車系統平臺需要重新優化設計,需要系統性地重構電池、電驅、高壓配電等子系統以及外部的基礎設施,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鏈,來確保高可靠性,這種高度可擴展的端到端生產方式使安森美能夠控制供應鏈的相關環節,從而根據市場需求去彈性地調節產能,優化成本結構。
為確保良率和高可靠性,安森美推動晶體生長、晶片、外延、器件設計/ 制造和封裝等各生產階段的創新,以減少可能導致實際應用中早期失效的電活性缺陷的發生。此外,我們還在生產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際應用中穩定工作,最終使失效率達到行業要求的低PPM 水平。安森美采用兩種方式來優化熱管理:①采用銅基板方案以改善從芯片到散熱器的熱阻Rth;②用燒結技術替代傳統的焊接工藝,可進一步降低熱阻。
完善的生態系統支持也是安森美的差異化競爭優勢,安森美提供各種封裝的SiC 器件和相關柵極驅動器,以滿足不同的應用要求,還提供評估板/ 套件、參考設計、選型指南、應用手冊、SPICE模型和仿真工具等全面的設計支持,以助設計人員加快和簡化設計。
Bryan Lu:安森美作為目前全球范圍內為數不多能夠提供端到端SiC 生產能力的廠家,有自己的襯底廠、外延廠和晶圓廠,也在積極地推進6 英寸提升到8 英寸。由于全供應鏈都是自己所控制,所以無論質量和產能都是可以保障的。安森美在SiC 領域積累了十多年的經驗,因此對于市場和終端應用非常的熟悉和了解,產品都是針對具體的應用來優化的。
安森美開發的SiC產品命名為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EliteSiC功率模塊采用了最新的平面結構的EliteSiC MOSFET,使得效率和損耗都得到了優化。APM的應用使得整個OBC和DC-DC系統的可靠性和功率密度都得到了提升。分立EliteSiC MOSFET和SBD都是采用標準的封裝,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都還是平面結構,Rsp達到了2.2 mΩ*cm2左右,處于市場領先的一個地位。安森美將會緊跟市場的發展,更好地優化SiC功率器件產品來匹配具體的應用,加強在汽車和光伏等行業的拓展,為客戶提供更好的產品。
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原文標題:專家解讀:如何進一步推進SiC在汽車和工業市場中的應用?
文章出處:【微信公眾號:安森美】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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原文標題:專家解讀:如何進一步推進SiC在汽車和工業市場中的應用?
文章出處:【微信號:onsemi-china,微信公眾號:安森美】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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