新基建和“雙碳”戰(zhàn)略目標推動下,第三代半導體產業(yè)正在開啟發(fā)展加速度,有望成為綠色經濟的中流砥柱,引領新一輪產業(yè)革命。值得關注的是,以碳化硅為代表的第三代半導體是支撐新能源汽車發(fā)展的關鍵技術之一,在電機控制器、車載充電器、DC/DC變換器等關鍵部件中發(fā)揮重要的作用。
11月27日,2021基本創(chuàng)新日活動在深圳舉行。活動上,基本半導體發(fā)布了汽車級全碳化硅模塊、第三代碳化硅肖特基二極管、混合碳化硅分立器件三大系列碳化硅新品,進一步完善了基本半導體的產品布局。
碳化硅是新能源汽車發(fā)展中的一個熱點,特斯拉Model3以及比亞迪漢車型紛紛搭載了碳化硅的器件,小鵬G9以及蔚來汽車都官宣要使用碳化硅的工藝器件模塊。外資車企如豐田、大眾、北汽、一汽、理想都有使用碳化硅工藝器件的計劃。
據了解,基本半導體汽車級全碳化硅MOSFET功率模塊包括半橋MOSFET模塊Pcore?2、三相全橋MOSFET模塊Pcore?6、塑封單面散熱半橋MOSFET模塊Pcell?等。
深圳基本半導體有限公司總經理和巍巍介紹,基本半導體在這三款模塊里主要運用了三項創(chuàng)新技術:第一,芯片上表面連接技術。芯片上表面使用了銅牌的連接,減少雜散電感,增加過流的能力;第二,基板表面連接技術。傳統(tǒng)的連焊錫或者膠粘做連接,現在用了燒結的技術,用納米銀來做燒結的機制,可以實現更低的熱阻和更好連接的方式;第三,模塊散熱連接,用了全銅焊片真空回流焊的技術,避免連接層厚度不均勻所造成的一些不良影響。
據介紹,該系列產品采用銀燒結技術,相較于傳統(tǒng)硅基IGBT功率模塊具有更高功率密度、更高可靠性、更高工作結溫、更低雜散電感、更低熱阻等特性,綜合性能達到國際先進水平,特別適合應用于新能源汽車。
追求更低損耗、更高可靠性、更高性價比是碳化硅功率器件行業(yè)的共同目標。為不斷提升產品核心競爭力,基本半導體成功研發(fā)第三代650V、1200V系列碳化硅肖特基二極管,這是基本半導體系列標準封裝碳化硅肖特基二極管家族中的新成員。相較于前兩代二極管,基本半導體第三代碳化硅肖特基二極管在沿用6英寸晶圓工藝基礎上,實現了更高的電流密度、更小的元胞尺寸、更強的浪涌能力。
現代尖端電力電子設備性能升級需要提升系統(tǒng)功率密度、使用更高的主開關頻率。而現有硅基IGBT配合硅基FRD性能已無法完全滿足要求,需要高性能與性價比兼具的主開關器件。為此,基本半導體首次正式發(fā)布一款新品:混合碳化硅分立器件。不同于全硅基IGBT+FRD,這款產品在以硅基IGBT作為核心開關器件的單管器件中,將器件中的續(xù)流二極管從硅基FRD換成了碳化硅肖特基二極管。
和巍巍介紹,第二代碳化硅二極管和混合型的器件,電流從2A、40A到50A的產品矩陣,可以應用在消費類電子、快充、家電、醫(yī)療設備和新能源汽車等領域,目前已經有一些客戶開始小批量地測試。
碳化硅模塊研發(fā)總監(jiān)周福鳴指出,碳化硅的結構決定了低的開關損耗和很低的比導通阻,其優(yōu)勢是可以帶來更高的功率密度。
和巍巍透露,基本半導體在無錫建設的汽車級的工業(yè)模塊的產業(yè)基地目前已經通線開始試產。預計產能在明年可達到25萬支,后續(xù)的二期和三期建設完成以后,預計在2025年可以達到150萬支,為新能源汽車客戶做更好的服務。