近日,英飞凌、博世、中车、基本半导体、芯华睿、北一半导体等多家碳化硅企业又集体展示了新一代嵌入式碳化硅(SiC)功率模块,在出流能力、杂散电感等关键性能上实现显著突破。
英飞凌在碳化硅嵌入式模块领域又有新的重要突破。最近,该公司负责人表示,他们已经实现了48V嵌入式模块的大规模量产,而在近期,他们的1200V嵌入式SiC模块的demo板也已在展会上亮相。
据介绍,英飞凌的demo板采用了2个12000V嵌入式SiC模块,通过扩散焊技术将模块嵌入到PCB中。单个模块仅使用了一颗25mm²的碳化硅MOSFET芯片,模块的额定电流达到100A。此外,该模块配合小型直流母线电容,杂散电感仅为2-3nH。其背面采用铜块设计,可以烧结到水道中,进一步优化了散热性能。
同样在嵌入式模块领域取得显著进展的还有博世。该公司开发的嵌入式模块可承载超过400A的电流与200kW以上的功率,模块内部杂散电感仅为1-2nH,系统层面也控制在7-8nH。
博世方面表示,他们这次展示的模块仅为自己做的样品,而他们开发嵌入式模块的主要目的是为了验证其芯片是否能够满足客户的需求,从而确保产品的高性能和可靠性。
中车也在嵌入式模块技术上取得了重要进展。其采用六并联设计的嵌入式模块,杂散电感低至2nH。通过进一步优化叠层结构,未来有望将这一数值降至1nH以下。相比之下,常规HPD模块的杂散电感为10nH,塑封模块为6nH。
基本半导体也在展会上展示了嵌入式SiC模块。据介绍,其4并联设计的模块能够支持350-400A的电流。
近期,在奇瑞汽车的“供应链技术共创交流日”上,上海芯华睿携多款核心产品亮相,重点展示的产品就包括了1200V SiC CIPB嵌入式功率模组。据介绍,相较于传统碳化硅模块,这款基于AMB设计嵌入式PCB方案,热阻降低8%,开关损耗降低30%,电流输出提升10%。
今年10月,北一半导体表示,他们基于新能源汽车客户需求于2024年中旬立项开发1200V等级SiC芯片嵌入式PCB封装产品,针对嵌入式PCB封装存在的散热、热应力及绝缘问题,从空间、材料及可靠性维度提出一系列创新解决方案,样品试制成功。器件电学参数、寄生电感、热阻、绝缘等指标达到设计要求,正在进行可靠性考核。
尽管技术成果不断涌现,但嵌入式模块要实现大规模量产仍需时间。英飞凌预计嵌入式碳化硅模块产品可能要到2027年才能进入量产阶段,目前仍处于预研与样品验证期。
不过,也有企业认为量产时间将提前。例如,基本半导体则计划于明年实现量产。另外,设备供应商先进连接透露,在嵌埋烧结设备方面,已有客户实现小批量生产,并在1–2款车型完成项目定点。
展望未来,行家说三代半认为,随着多家企业在嵌入式SiC模块领域不断推进,功率电子在效率、功率密度与系统集成度方面正迎来新一轮提升。尽管全面量产尚需时日,但技术的持续突破已为下一代电驱系统和能源应用铺平了道路,未来几年,嵌入式技术有望在高端制造与汽车电动化中扮演关键角色。
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