1新能源汽車的發展對新型功率器件的需求基半導體到SiC、氮化鎵的轉換，SiC的性能非常好，但是很難用，可靠性方面也是很大挑戰。新能源汽車進入全面的市場化拓展期，尤其對碳化硅功率部件的需求，包括碳化硅模同時從工業生產機器人到酒店服務機器人，人企業帶來價值服務的機器人，對于功率器對功率半導體的性價比要求越來越高，特斯拉宣布降源車同步調價，加上傳統燃油車也降價對新能源汽車新能源汽車對電力電子部件技術發展的需求：從主機廠的角度，功率器件還是在圍繞雜感、熱阻、從整車端需求來看，實際上需求是層層分解，從整車端、到功率部件端，整車性能需求包括高品質、低噪音壓，下探到功率系統就有相對高集成、高效率、低噪音需求，再分解到功率器件和芯片端就向低雜感、低熱阻純電動汽車能耗分布，圖片來源：復旦大學張清純功能和性能的核心載體件以及成本的權重件，能源汽車電驅電源這些功率系統電能轉換的核如何把SiC從器件層面和材料特性方面的優點轉化為整個系統的優點，需要提升從SiC封裝到整個器件特性再到從應用端技術需求上來看，為了適配這種電力電子給的改變，尤其像碳化硅，有幾個維度去做相應的應用需求的匹配，比如驅動的匹配技術，尤其是用了碳化硅之后，抗擾的驅動技術，SiC目前的良率還沒有辦法支撐三年百萬級的需求另外SiC的器件現在市場上有一些新的變動，像特應用層面來講，碳化硅的速度開得特別快，快的話有優點了，但是也很難用，可以理解成以前的硅基半導體是粗放型器件，刻，但如何實現高速高可靠的驅動保護非常關鍵，很新能源汽車電驅動系統的主要特點是負載的不固定，車，設計的時候必須按照150kW峰值設計，實際應用的而應用的時候是按照小功率去應用，所以就導致了SiCMOSFE性器件比硅的雙極性器件有優勢，在小電流的時候沒主流SiC功率器件類型，圖片來源：復旦英飛凌做了一個測算，總體來說SiC比硅基貴，但能源汽車里得到廣泛應用。新能源汽車對SiC第二個要求是可靠性要高，因為汽車里面溫度沖擊或者正常一臺車使用6～8年，半導體迭代速度比這個快，功率模塊的發展歷程，圖片來源：蘇州住友電木陳明涵2功率器件的技術發展趨勢功率器件的性能方面，關注的首先是損耗、第熱。損耗方面致力于如何切換更快，在某個區間配切換速度的策略可以應用碳化硅、氮化鎵，可以動態調節參數，碳化硅跟原來的硅基對比，3個主要特點：①擊穿電壓達倍；②禁帶寬度為硅基的3倍，熱傳導系數也能夠達到硅碳化硅半導體3個優勢：①碳化硅溫阻，有效降低比導提高效率、減少損耗；②平面柵和溝槽柵的使用；③晶圓的生產，硅基是雙極型器件，關斷的時候需要復位時間，會有拖尾的生，會造成關斷的損耗，而作為單極性的碳化現代汽車實測數據可以看到，最大效率提升汽車用半導體器件的行業趨勢是功率密度越來越大到55μm左右，1200V跟1300V的從最早的170μm降到現在的1微米左右?，F在在開發新產品里面，有往1700V功率器件技術發展趨勢：①SiC功率半導體模塊希望能夠開關更快；②芯片的并聯，在很長時間里，芯片并聯仍然存在問題性，高通過銀燒結、銅燒結方式提升；④發展方向方面成無基板的形式，類似于特斯拉這種直接焊接到散熱器線可靠性不高的情況下，可以在表面用焊接或燒結的方用鍵合線；⑥雙面冷卻，對于系統設計要求太高，系統從功率的角度，10kW以下功率更多是單管并聯的形kW用模塊封裝形式會居多。如果希望通過分立器件、單管、半橋也各有優勢，24只半橋大功率器三電平在新能源發電、光伏、儲能、風電都有很成熟的批量應用，三電平理論上器件承受一半的直流電壓，使用耐壓更低的功率器件，另外能夠把諧波降低，電磁干擾也會大幅減小領域很成熟，在車規領域還沒有嘗試，它的劣勢是制方式更多，驅動單元也會更多，外部成本會增加外減少線束的成本，總體重量減輕，以及節省空間。另800V最重要的推進力是快充，因為充電的功率是電流乘以電壓，特斯拉比較特立獨行，建立了超充網絡，一直沒做800V平臺前充電樁以400V為主，特斯拉做800V會增加很大的成本，架構都需要去更新，所有高壓部分都要做800V兼容，實際于復用了逆變器里的功率模塊以及電機的繞組，讓他們去轉換，實現400V到800V的升壓功能進行充電，電驅可以實的升壓功能。廣汽研發了電池總線電壓升降開關矩陣技術，整車400V架構下的800V急速充電，破除了整車電壓平臺對YOLE認為，800V平臺技術比較適合高端品牌、高端車型的定位，所以800V從未來的幾年時間或者相當長一段時間型、高端品牌為主。400V車型還有相當的比例，而且對場來說，對于低價電動車型都有需求，這個需求更容易通過積，1200VSiC面積大概少40%左右，或者從另外一個角度上來說，同樣的SiC面積，用1200VSiC器件，800V平臺50%功率，從整個系統的效率來說，400V系統電壓等級在高壓高但是800V不管在低速和低電流區域還是在高速（4）特斯拉在功率器件方面的一些創新應用角度分析，如果特斯拉model2車型定價250基器件可以大大降低碳化硅的量；特斯拉之前是跟跟很多其他的供應商進行接觸，這是希望通過段方面，混合模塊也是一個方向；從平面型、特斯拉實現75%的SiC用量降低的幾種可能途徑，圖片來源：Y硅和碳化硅的混合器件整車上還沒有用過，在電力電子里面新東西。混合器件的開關時序需要非常好的控時候拖尾電流比較嚴重，而混合器件疊加起來式，采用了非直接的冷卻方式，第二代器件單面冷卻到雙面冷卻，第二，為了實現雙面碳化硅有很好的性能，但因為技術非常新，所以實際分都應用的是硅的東西，封裝技術和可靠的參照標準都是用硅的，為輔助開關器件并聯組成的Si/SiC混合器件實現逆變器的高與同規格的SiCMOSFET相比，Si/SiC混合器的矛盾問題，它的成本低于SiC器件，但其效率卻可以接近SiC器件。YOLE楊宇博士：國廠商將會有大量產能上線；模塊封裝非常關鍵，器件需要更有針對性的方案；全產業鏈降本必不可少；晶棒從功率模塊散熱的角度來說，怎樣提高熱交換效率、和制造成本，封裝需要解決電的連接可靠性的問問題，包括銀燒結這些新材料和新工藝的應用，碳化硅使用過程中，因為母線電容、雜感，還有芯片的雜散電容，還有一些對地的電容方面電路就會變得復雜，還有一系列題：①開關應力，要從芯片幫助客戶一起調節，包括雜散整；②上下橋的互擾，在碳化硅器件上進行調整；③振蕩的問題，設計來調整振蕩；④模組的設計要優化均流，任何器件的功率器件的溫度是影響性能發揮的關鍵因素，還有新興的絕緣材料和工藝技術，以及應用碳化硅之后EMC的匹配，尤其是電驅和整車如何通過最小的代價合理上海電驅動認為，可以通過加裝溫度傳感器，如果出現異常高溫，護檢測也非常關鍵。由于本身碳化硅芯片性能非常好是一種很成熟工藝，雖然會帶來比較多的集成電容的缺是工藝穩定性和一致性非常好；溝槽的特點因為接觸面積更大，電容和遷移會是對SiC進行挖槽，工藝帶來一些挑戰。受工藝成熟度與穩定性影響，溝槽接近90度的垂直接觸面，本身SiC是大功率器折中方式，采用半溝槽部分，右邊增加了保護，上進行測試和驗證，整體上來說，目前車上主要用的還是平面工藝，溝槽型性價比更高，良率也是跟平面型一個產，工藝挑戰大，羅姆認為溝槽有很大的優勢延率從實驗看上去比平面高得多，目前平面SiCMOS要降低溝槽電阻，遷延率現在沒有辦法提高，現在把溝槽程度降低，元胞有條形的、有六角形的，六角形目前是阻最低，因為它的構造密度最高。但是也存在英飛凌超級結MOSFET技術：超越了平面制造工藝（結具有多個垂直p-n結的結構。最終實現了在“共享”導通電阻，降低了總導通電阻。與其他這相應地降低了損耗，意味著它不僅價格更加低從產業化來講，國內平面型MOS已經成熟了，溝槽有幾發，工藝很簡單。對于電容，主要是通過中疊層結構減少寄生電感，從而降低損耗，提高開關頻率。用碳化硅的高頻性能很度也很快，帶來性能挑戰也很大，碳化硅高頻情況下EMC整硅片比較便宜，SiC芯片比較貴，大家希望通過封裝的散熱特斯拉采用的封裝方式優點是它的可擴展性比較好，缺點是硅片比較便宜，SiC芯片比較貴，大家希望通過封裝的散熱能特斯拉采用的封裝方式優點是它的可擴展性比較好，缺點是不多，要把里面的參數分類，找到影響動態均流、靜態有了這種對于動態不均流的理解以后，也對PROTE從模塊和布局，其實兩個有不同的并聯方式，合肥工對并聯芯片來說，所有芯片并聯起來必須匯聚4功率器件的產業化情況從市場來說，包括碳化硅在內的功率器件都在大量碳化硅功率半導體市場空間測算，圖片來源：復旦大學張清純現在碳化硅更多應用在OBC和DC-DC上，國產化的機廠應用目前還是試驗驗證階段，可能還需要1～功率器件從應用端的需求來看，像豐田為代表綁定來實現全產業鏈的資源布局介入，再有就是像特斯拉和比亞迪，英飛凌、羅姆以及安森美等公司分別通過不