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自2021年以來(lái)，導(dǎo)入SiC技術(shù)的新能源汽車品牌及車型不斷增加，在中高端新能源汽車領(lǐng)域，SiC功率器件已逐漸成為各大汽車品牌的標(biāo)配，并有望加速普及應(yīng)用。談?wù)勀鷮?duì)于目前SiC功率器件應(yīng)用于新能源汽車市場(chǎng)情況的前景及看法。新能源汽車對(duì)SiC功率器件的性能有什么特殊的要求？

蘇勇錦

羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司技術(shù)中心高級(jí)經(jīng)理 

近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)“碳中和”等減輕環(huán)境負(fù)荷的目標(biāo)，需要進(jìn)一步普及下一代電動(dòng)汽車（xEV），從而推動(dòng)了更高效、更小型、更輕量的電動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。尤其是在電動(dòng)汽車（EV）領(lǐng)域，為了延長(zhǎng)續(xù)航里程并減小車載電池的尺寸，提高發(fā)揮驅(qū)動(dòng)核心作用的電控系統(tǒng)的效率已成為一個(gè)重要課題。SiC（碳化硅）作為新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具備高電壓、大電流、高溫、高頻率和低損耗等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，業(yè)內(nèi)對(duì)碳化硅功率元器件在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用寄予厚望。

夏超

安森美中國(guó)區(qū)汽車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師 

隨著目前SiC功率器件在高端新能源汽車上的逐步普及，未來(lái)將會(huì)有越來(lái)越多的車企選擇SiC功率器件作為其高端電動(dòng)車型的標(biāo)準(zhǔn)配置。雖然SiC器件當(dāng)前的市場(chǎng)價(jià)格相較于Si器件要稍高一些，但就綜合成本而言，SiC器件仍略具優(yōu)勢(shì)。隨著SiC產(chǎn)能的持續(xù)提升，其市場(chǎng)價(jià)格會(huì)進(jìn)一步降低，即性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將會(huì)更為突出。

新能源汽車對(duì) SiC 功率器件性能的特殊要求可以從多個(gè)方面來(lái)看：從電氣的角度來(lái)看，新能源汽車多處于中低速運(yùn)行工況，因此要求SiC功率器件在中低電流下?lián)碛懈�低�?dǎo)通壓降。從封裝的角度來(lái)看，新能源汽車的運(yùn)行工況極為復(fù)雜，SiC功率器件需要應(yīng)對(duì)高溫高濕及強(qiáng)振動(dòng)所帶來(lái)的威脅。從電磁兼容的角度來(lái)看，SiC功率器件使用高的開(kāi)關(guān)頻率可以降低運(yùn)行時(shí)的損耗，但同時(shí)也會(huì)加劇新能源汽車內(nèi)部的電磁干擾，可能會(huì)給車輛帶來(lái)一定的安全隱患，因此需要保證SiC功率器件與新能源汽車間的電磁兼容性能。

練俊

丹佛斯硅動(dòng)力有限公司大客戶經(jīng)理 

從丹佛斯與客戶的溝通交流中，我們切實(shí)感受到在中高端新能源汽車領(lǐng)域，各大廠家紛紛布局800VSiC的電驅(qū)系統(tǒng)。隨著SiC芯片成本逐步降低，SiC功率器件的滲透率已經(jīng)在加速提高。然而， SiC器件在新能源汽車的應(yīng)用還處于早期攻關(guān)階段，只有成熟的封裝和設(shè)計(jì)才能充分發(fā)揮SiC芯片的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到符合車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和穩(wěn)定性。

Doug Bailey

Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁  

我們也認(rèn)為SiC是電動(dòng)汽車(EV)應(yīng)用中的一項(xiàng)重要技術(shù)，特別是當(dāng)母線電壓增加到800V時(shí)。母線電壓的提高可實(shí)現(xiàn)更大的續(xù)航里程和更快的充電速度。SiC對(duì)于超過(guò)400V的系統(tǒng)是必要的，因?yàn)樗�是一種比傳統(tǒng)硅或IGBT更有效的技術(shù)。

為滿足這一需求，Power Integrations推出業(yè)界首款內(nèi)部集成1700V SiC MOSFET的汽車級(jí)高壓開(kāi)關(guān)IC。新的InnoSwitch™3-AQ IC可提供高達(dá)70W的輸出功率，主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車，以及電動(dòng)巴士、卡車和各種工業(yè)電源應(yīng)用。

王中健

上海功成半導(dǎo)體科技有限公司SiC產(chǎn)品線總監(jiān) 

目前新能源汽車用SiC器件，主要在主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC轉(zhuǎn)換上，以及配套的充電樁裝置。基于SiC的材料優(yōu)勢(shì)，相比于IGBT，SiC MOSFET可以大幅減少這些元件在車上的占用體積并降低損耗（緩解耗電情況），IGBT逐漸會(huì)被碳化硅MOSFET替代，SiC 功率器件在新能源汽車市場(chǎng)占比也會(huì)越來(lái)越大。

車規(guī)級(jí)SiC 功率器件需要在可靠性、一致性等方面有更好規(guī)格，比如SiC 功率器件需要保證柵氧可靠性、并聯(lián)一致性等，來(lái)確保SiC 功率器件能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間、不間斷、處于極端條件下的使用，從而能在正常使用過(guò)程中避免安全事故的發(fā)生。

何黎

萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體元件(深圳)有限公司Marketing Manager

SiC的器件，無(wú)論是單管還是模塊，都已經(jīng)在新能源汽車的電驅(qū)、OBC、DC-DC等部分廣泛使用。隨著未來(lái)新能源車進(jìn)一步取代燃油車, 新能源車對(duì)SiC的需求會(huì)急劇增加，這對(duì)于整個(gè)SiC的供應(yīng)鏈?zhǔn)莻�(gè)很大的挑戰(zhàn)。

新能源車對(duì)SiC器件的要求，除了需要滿足最基本的AECQ-101車規(guī)的可靠性認(rèn)證，客戶設(shè)計(jì)的效率以及相關(guān)的余量要求外，優(yōu)化柵氧化層設(shè)計(jì)保證器件柵氧化層可靠性也至關(guān)重要；對(duì)于單管的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，提供更小型化的封裝的產(chǎn)品滿足客戶進(jìn)一步提升功率密度的需求也很重要。

雖然基于SiC功率器件市場(chǎng)前景無(wú)限廣闊，但是SiC產(chǎn)品技術(shù)商用化的挑戰(zhàn)依然存在，請(qǐng)問(wèn)，貴公司有怎樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)或者市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)？

陳子穎

英飛凌科技工業(yè)功率控制事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)

碳化硅市場(chǎng)的增長(zhǎng)是強(qiáng)勁的，前景是廣闊的，這主要由碳化硅的特性和應(yīng)用價(jià)值決定的。在電力電子系統(tǒng)應(yīng)用中，一直期待1200V以上耐壓的高速功率器件出現(xiàn)，這樣的器件當(dāng)今非SiC MOSFET莫屬。

除高速特性動(dòng)態(tài)損耗低之外，碳化硅還具有高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率等特點(diǎn)，尤其適合對(duì)高溫、高功率密度、高頻高壓以及抗輻射等惡劣條件要求較高的應(yīng)用。

但SiC 產(chǎn)品技術(shù)商用化的挑戰(zhàn)依然存在，可以舉兩個(gè)例子，SiC的高功率密度和高速特性需要有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品封裝技術(shù)。

SiC MOSFET 芯片面積比IGBT小很多，譬如100A 1200V的SiC MOSFET芯片大小大約是IGBT與續(xù)流二級(jí)管之和的五分之一。這時(shí)先進(jìn)的封裝技術(shù)就非常重要，我們?cè)趩喂芊庋b中，引入了.XT技術(shù)，即擴(kuò)散焊技術(shù)，就是在特定溫度和壓力條件下，使得SiC芯片的背面金屬，與Lead Frame表面金屬產(chǎn)生原子的相互擴(kuò)散，形成可靠的冶金連接，省去中間焊料，這需要英飛凌Know-how的特殊背金芯片與工藝才能實(shí)現(xiàn)。

而SiC MOSFET的高速特性，需要低寄生電感的模塊封裝，英飛凌中小功率的Easy封裝和大功率的XHP™封裝是最合適的SiC高速器件平臺(tái)，它們可以充分發(fā)揮SiC的特性，并實(shí)現(xiàn)大電流或?yàn)閼?yīng)用和客戶實(shí)現(xiàn)復(fù)雜拓?fù)淠�塊。

蘇勇錦

羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司技術(shù)中心高級(jí)經(jīng)理 

羅姆憑借以SiC為核心的器件為節(jié)能環(huán)保貢獻(xiàn)，還進(jìn)行包括驅(qū)動(dòng)控制IC（柵極驅(qū)動(dòng)器）、功率分立器件等周邊部件在內(nèi)的解決方案的提案。并且提供豐富的技術(shù)支持，除了提供評(píng)估、仿真工具，還與用戶開(kāi)展聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（Power Lab），加速合作伙伴關(guān)系。 

自2000年發(fā)現(xiàn)SiC半導(dǎo)體所帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)以來(lái)，羅姆一直在推動(dòng)SiC元器件的基礎(chǔ)研究。利用自有的生產(chǎn)體系可以完成從晶圓到元器件設(shè)計(jì)和封裝的各個(gè)工序。

此外，在應(yīng)用層面，羅姆利用在全球范圍建立起來(lái)的支持體系，為SiC元器件的高速開(kāi)關(guān)特性和高精度實(shí)現(xiàn)高速開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)器的一體化設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的支持。

夏超

安森美中國(guó)區(qū)汽車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師 

從技術(shù)方面來(lái)看，安森美(onsemi)領(lǐng)先于智能電源，很早就在SiC方向進(jìn)行了技術(shù)布局與產(chǎn)業(yè)整合，近期對(duì)GT Advanced Technologies (GTAT)等企業(yè)的收購(gòu)也極大地增強(qiáng)了安森美在SiC方向的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的能力，是少數(shù)能提供從襯底到模塊的端到端SiC方案供應(yīng)商之一，安森美最新一代的SiC芯片的性能參數(shù)，相較于上一代產(chǎn)品有著顯著的提升，具有更強(qiáng)的抗雪崩能力。新的D3 1200 V SiC 二極管系列可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗的最小化，使終端的應(yīng)用能效比得到提升，1200 V M3S SiC MOSFET 在電氣指標(biāo)等方面領(lǐng)先于行業(yè)的同類競(jìng)品。器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的過(guò)沖問(wèn)題是設(shè)計(jì)人員的一大痛點(diǎn)。安森美在對(duì)SiC模塊進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)后，有效削弱了其在振鈴期間的電壓過(guò)沖。因此，器件可以在同等過(guò)沖下，獲得更快的開(kāi)關(guān)速度和更低的損耗，或在同等開(kāi)關(guān)速度下，實(shí)現(xiàn)更低的損耗和更小的過(guò)沖。

練俊

丹佛斯硅動(dòng)力有限公司大客戶經(jīng)理 

丹佛斯早在2001就推出了適用于新能源電驅(qū)系統(tǒng)的功率模塊，經(jīng)過(guò)20多年的積累，已經(jīng)擁有領(lǐng)先的封裝技術(shù)(比如注塑封裝, DBB ® 和ShowerPower ®)，實(shí)現(xiàn)了SiC功率器件的可靠性和性能完美結(jié)合。而且已經(jīng)在中高功率端獲得了市場(chǎng)上廣泛的認(rèn)可，目前國(guó)內(nèi)外一些知名度較高的汽車廠家已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用丹佛斯的SiC模塊于其最新車型款式。

Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁  Doug Bailey

我們認(rèn)為，實(shí)施SiC以及其他WBG技術(shù)（如GaN）的挑戰(zhàn)已在很大程度上得到解決。Power Integrations銷售的是解決方案，因此我們的IC在同一個(gè)封裝內(nèi)集成SiC開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器以及復(fù)雜的保護(hù)電路。這意味著我們的器件易于使用，設(shè)計(jì)人員可以像使用傳統(tǒng)硅IC一樣使用它們，同時(shí)還能受益于更高電壓下的性能提升。

何黎

萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體元件(深圳)有限公司Marketing Manager 

AOS的SiC產(chǎn)品線包括1200V/650V/750V的MOSFET和二極管，同時(shí)有車規(guī)級(jí)和工規(guī)級(jí)的產(chǎn)品適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

我司的SiC MOSFET采用平面結(jié)構(gòu)的工藝，可靠的柵氧化層設(shè)計(jì)以及優(yōu)化的開(kāi)關(guān)性能為客戶實(shí)現(xiàn)高可靠性的效率提升。

陳鑫磊

泰克科技行業(yè)開(kāi)發(fā)經(jīng)理 

泰克科技是一家有75年歷史專注電子測(cè)試測(cè)量設(shè)備的公司，電源轉(zhuǎn)換器行業(yè)一直是泰克非常專注的領(lǐng)域，SiC 新型功率半導(dǎo)體可以毫不夸張的講給電源轉(zhuǎn)換器行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革，對(duì)于SiC功率器件廠家和使用SiC器件電源工程師都面臨著前所未來(lái)的測(cè)試及驗(yàn)證的挑戰(zhàn)。所以泰克科技在7，8年前就開(kāi)始投入這個(gè)第三代半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的研究，與世界知名的功率半導(dǎo)體公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了專門針對(duì)SIC和GaN的測(cè)試儀器與測(cè)試方法。目前被國(guó)內(nèi)外功率半導(dǎo)體及電源轉(zhuǎn)換器客戶廣泛應(yīng)用。