安森美的VE-TracTM SiC係列為電動車主（zhǔ）驅逆變（biàn）提供高能效、高功率密度和成本優勢-配件附件（jiàn）網-數控機床市場網

您現在的位置：配件附件網> 企業動態>安森美的VE-TracTM SiC係列為電動車主驅逆變提供高能效、高功率密度和成本優勢

安森美的VE-TracTM SiC係列為電動車主驅逆變提供（gòng）高能效（xiào）、高功率密（mì）度和成（chéng）本（běn）優勢

2022-6-28 來源：安森美作者（zhě）：-

雙碳目標正加速推進汽車向電動化發展，半導體技術的創新助力汽車從燃油車過渡到電動車，新一代半（bàn）導體材料碳化矽（guī）(SiC)因獨特優勢將改變電動車的未來，如在關鍵的主驅逆變（biàn）器中采（cǎi）用SiC可滿足（zú）更高（gāo）功率和（hé）更低的能效、更遠續航（háng）、更小損耗和更低的重量，以及向800 V遷移的趨勢中更能發揮它的優勢，但麵臨成本、封裝及技術成熟度等多方麵挑戰。安森美(onsemi)提供領先的智能電源方案，在SiC領域有著深厚的曆史積澱，是世（shì）界上少數（shù）能提供從（cóng）襯底到模塊的（de）端到端（duān）SiC方案供（gòng）應商之一，其創新（xīn）的VE TracTM Direct SiC和VE-TracTM B2 SiC方案采用穩定可（kě）靠（kào）的平麵SiC技術，結合燒結技術和壓（yā）鑄模封（fēng）裝，幫助設計人員解決上述挑戰，配合公司其他（tā）先進的智能功率電源半導體，加快市場采（cǎi）用電動車，助力未來的交通邁向可持續發展。

電動車（chē）主驅發展（zhǎn）趨勢

無論電動車的配置如何，是完全由電（diàn）池（chí）驅動還是串聯插電式或並聯混動傳動係統，車輛電氣化都有這幾（jǐ）個關鍵因素：首（shǒu）先（xiān），電量存儲在（zài）電池內，然後直流電通過逆（nì）變器轉換為交流輸出，供電機轉化為機（jī）械能來驅動汽車。因此，主驅逆變器的能效和性能是關鍵，將（jiāng）直接影響電動車的性能以及每個充（chōng）電周期可達到的行駛裏程。

電動車主驅追求更大功率、更高能效、更（gèng）高母線電（diàn）壓、更（gèng）輕重量（liàng）和（hé）更小尺寸。更大功率（lǜ）意（yì）味著更大的持續扭矩輸（shū）出，更（gèng）好的加速性能。更高能效可使續航更遠，損耗更低。400 V電（diàn）池（chí）是當前主流，即將向800 V發（fā）展。800 V架構可減短充電（diàn）時間和降低損（sǔn）耗並減輕重量，從而使續航裏程更遠。無論電機（jī）是在前軸（zhóu）還是在後軸，更小的電機尺寸都使得可利（lì）用的後備箱（xiāng）和乘客空（kōng）間（jiān）更大。這些趨勢推動了電動車主驅中的功率器件從（cóng）IGBT向SiC轉型。

SiC是主驅逆變器的未來

SiC最重（chóng）要（yào）的特（tè）性之一是它的禁帶帶隙比Si寬，電子遷移率是Si的3倍，帶來更低的損耗。SiC的擊穿電壓是Si的8倍，高（gāo）擊穿（chuān）電壓和更薄的漂移層，更適合高電壓架（jià）構（gòu）如800 V。SiC的莫氏硬度為（wéi）9.5，隻比最硬的材料鑽（zuàn）石（shí）稍軟，比Si硬3.5，更適合做燒（shāo）結（jié），器件燒結後使可靠（kào）性得以提升，導熱性增強。SiC的導（dǎo）熱係數是矽的4倍，更易於散熱，從而降低散熱成本。

在（zài）逆變器層麵或整車層（céng）麵，SiC MOSFET都能實現比IGBT更低的整（zhěng）體係統級成本（běn）、更好的性（xìng）能和質量。SiC MOSFET相對於IGBT用於主（zhǔ）驅（qū）逆變器應用（yòng）中的關鍵設計優勢有：

• SiC使單位麵積的功率密度更高，特別是在更高的電壓（yā）下（如（rú）1200伏擊穿）

• 小電流下導通損耗比較低，導致在低負（fù）載時有更高的能效

• 單（dān）極性的行為，可在（zài）更高溫度下工作，開關損耗更低

VE-TracTM SiC係列：燒結工藝+壓鑄模SiC技術，專為主驅逆變而設計

安森美推出的針對（duì）主驅逆變特定封裝的SiC產（chǎn）品有：VE-TracTM Direct SiC (1.7 mΩ Rdson, 900 V 6-pack) 功（gōng）率模塊，VE-TracTM Direct SiC (2.2 mΩ Rdson, 900 V 6-pack) 功率模塊，VE-TracTM B2 SiC (2.6 mΩ Rdson, 1200 V 半橋) 功率模塊，提供行業裏與IGBT或SiC高度兼容的封裝管腳，減少結構的變更設計工作（zuò）。

圖1：VE TracTM Direct SiC (左) 和VE TracTM B2 SiC (右)

為提高功率輸出，散熱至關重要（yào）。為了（le）達到最（zuì）佳的散熱效（xiào）果，安森美VE-TracTM Direct SiC采用最新的銀燒（shāo）結工藝，將（jiāng）SiC裸芯直接燒結在DBC上，DBC焊接到（dào）Pin Fin底板，底板下是冷卻液（yè），這樣，芯片結和冷卻液之間的直接冷卻路徑有助於大（dà）大減少間接（jiē）冷卻的熱阻，從而確保更大的功率輸（shū）出，如1.7 mΩ Rdson 的VE-TracTM Direct SiC熱阻達到0.10℃/W，比VE-TracTM Direct IGBT的熱阻低20%。

圖2：VE-TracTM Direct SiC 關鍵功能（néng）

差異化的壓鑄模封裝技術，比傳統的凝膠模（mó）塊可靠性（xìng）更高，功率密度更高，雜散電感更（gèng）低，散（sàn）熱性能更好，易於擴展功率，更具成本優勢，由於SiC可耐（nài）受的工作（zuò）溫（wēn）度高（gāo）達200℃，持續工（gōng）作時間達到175℃，因此含（hán）SiC的塑封壓鑄模封裝比壓鑄（zhù）模IGBT模塊進（jìn）一步提高（gāo）工作的溫度，使得輸出的功率更高。

安森美在相同的（de）條件下對VE-TracTM Direct IGBT和VE-TracTM Direct SiC進行仿真對比，它們提供同樣的輸出功率時，VE TracTM Direct SiC的結溫比VE TracTM Direct IGBT低21%，因而（ér）損耗更低，使能效得（dé）以提升。

圖3：仿真結（jié）果：SiC損耗更（gèng）低

能效（xiào）的提（tí）升，相當於（yú）更遠的續航裏程或（huò）更低的電池成本。例如，使用相同的100 kWh電池，用SiC方案的續航裏程比用Si遠5%。如果目標（biāo）是節約成本，可減（jiǎn）少電池尺寸以提（tí）供相同的續（xù）航能力。例如從140 kWh電池（chí）的Si方案改用 100 kWh電池的（de）SiC方案，電池成本降低（dī）5%，但續（xù）航裏程不變。

在同樣的450 V直流母線和150 ℃結溫(Tvj)條件下，820 A的IGBT可提（tí）供590 Arms的電（diàn）流，輸出功率213 kW，相當於285馬力(HP)。2.2 mOhm SiC可提供605 Arms的電流，輸出功率220 kW，相當於（yú）295 HP。1.7 mOhm SiC可提供760 Arms電流，輸出功率274 kW，相當於367 HP。

為何選用（yòng）安森美的VE-TracTM SiC？

SiC在MOSFET中的應（yīng）用已超（chāo）過10年（nián），卻沒有被汽車廠商（shāng）廣泛（fàn）用於主驅方（fāng）案中，是（shì）因為麵臨SiC比矽基IGBT的成本（běn）高、供貨和供應、實（shí）施困難、技術成（chéng）熟度、封裝不（bú）適合主驅（qū）方案等多個挑戰。

安森美在SiC領域的曆史可（kě）追溯到2004年，近年又收購（gòu）了上（shàng）遊SiC供（gòng）應企業GTAT，實現產業鏈的垂直整合，是世界上少數提供從襯底到模塊的端（duān）到端SiC方案供應（yīng）商，包括SiC晶錠生長、襯底、外延、器件製造、同類最佳的集成模塊和分立（lì）封裝方案，保證穩定可靠的供應鏈，有助於成本的優化。在係統方麵，安（ān）森美也有很強的（de）技術和係統知識，為客戶提供全球的（de）應用（yòng）支（zhī）持。GTAT工藝的主要（yào）優點（diǎn）之一是其SiC能提供非常精（jīng）確的電阻率值, 且其整個晶體的電阻率分布非常均勻。此外，安森美正（zhèng）推進6英寸和8英寸（cùn）SiC晶體生長技術，同時還（hái）將對更多SiC供應鏈環節進（jìn）行投資，包括晶圓廠產（chǎn）能和封裝線。同時，安森美憑借多年（nián）的技術積累以及幾年前收購Fairchild半導體（tǐ）基因帶來的技術補充，不斷迭代，其SiC技術（shù）已經進入第三代，綜合性能在業界處於（yú）領（lǐng）先地位。

圖4：安森美SiC的領先地位

VE-TracTM SiC與VE-TracTM IGBT的封裝管腳高度（dù）兼容，所以從IGBT轉向SiC減（jiǎn）少了結構變更設（shè）計工作，同時，VE-TracTM SiC沿用了VE-TracTM IGBT的壓接設計，焊接（jiē）可靠（kào），可在175℃持續工作，符合（hé）車規AECQ101和AQG324，功率級可靈活擴（kuò）展。

VE-TracTM B2 SiC在一個半橋架構中集成了安森美的所有（yǒu）SiC MOSFET技術。裸片連接采用燒結（jié）技術，提高了散熱性、能效（xiào）、功率（lǜ）密度和可靠性，可在（zài）175℃持續工作（zuò）甚至可短期工作在200℃，符合AQG 324汽車功率模塊標準（zhǔn）。B2 SiC模塊結合燒結技術用於裸片連接和銅夾，壓鑄（zhù）模工藝用於實現可靠的封裝。其SiC芯片組采用（yòng）安森美的M1 SiC技術，從而提供（gòng）高電流（liú）密度、強（qiáng）大的短（duǎn）路保護、高阻斷電壓和高工作溫度，在電（diàn）動車（chē）主驅應用中帶來領先同類的性能。

圖5：VE-TracTM B2 SiC價值（zhí）定（dìng）位

未來（lái）的產品（pǐn）和800 V電（diàn）池的優（yōu）勢

由於SiC擁有更高（gāo）的擊穿電壓，將使800 V電池架構得到廣泛采用。更低的（de）電流產生更（gèng）少的熱量，而更高的直流電池電壓，增（zēng）加逆變器的功率密度。從整車（chē）層麵來（lái）看，更（gèng）高（gāo）的電壓，電流就減小，因而截麵的電纜和連接器也更小（xiǎo），重量更輕，在大電流（liú）如35 kW以上的充（chōng）電條（tiáo）件下有更快的充電速度，性能也得到更好的提升，所以在高性能車型中會優先采用800 V架構。

總結

SiC將改變電動車的未（wèi）來。安森美是世界上為數不多能提供從襯底到（dào）模塊的端到端SiC方案的供（gòng）應商之一，其專為（wéi）主驅逆變設計的VE-TracTM Direct SiC和VE-TracTM B2 SiC采用差（chà）異化的壓（yā）鑄模封裝和創新的燒結工藝，符合車規，提供更好（hǎo）的散熱性，損耗更低，功（gōng）率更大，能效更高，使得（dé）新能源（yuán）汽車的續航裏程更長，電池更小，加上技術團隊提供的應用支援，幫助從成本、供貨（huò）、技術、封裝等（děng）方麵解決將SiC用於主驅的挑（tiāo）戰，並推進電動車從400 V向800 V發展。未（wèi）來，安森美將持續創新（xīn），提供領先的智能電源方案，包括IGBT、SiC和VE-TracTM模塊（kuài），賦能更（gèng）強大可靠的汽車產品，幫助（zhù）加快市場采（cǎi）用電動車，並使未來（lái）的交通邁（mài）向可持（chí）續發展。

投稿箱（xiāng）：
如果您有機床（chuáng）行業（yè）、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡（huān）迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多（duō）相關信息

名企推薦

業（yè）界（jiè）視點

| 更（gèng）多

行業數（shù）據

| 更多

博文選萃

| 更多