用于電動汽車的寬帶隙半導(dǎo)體

我們與 ROHM Semiconductor 的電源系統(tǒng)總監(jiān) Aly Mashaly 就這個不斷增長的市場進(jìn)行了交談。

使用電力驅(qū)動的車輛而不是化石燃料可以減少 CO 2的產(chǎn)生，有助于保持城市的空氣更健康、更清潔。環(huán)境優(yōu)勢與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢相結(jié)合：與“傳統(tǒng)”汽車相比，電動汽車（EV）降低了管理和維護(hù)成本，并且還可以獲得充電站購買和安裝成本的稅收減免. 電動汽車存在長距離耗盡電池電量的問題，在這種情況下無法使用電池充電器。

因此，長途旅行必須精心規(guī)劃，以保證充電站的可用性，并且必須將充電時間納入日常行程。智能網(wǎng)絡(luò)和電池?zé)o法與車載電子設(shè)備分離，車載電子設(shè)備不僅限于管理充電和與電網(wǎng)連接，還監(jiān)督涉及累積能量使用的所有功能。該應(yīng)用領(lǐng)域的特點是問題非常復(fù)雜。我們請羅姆半導(dǎo)體的電源系統(tǒng)總監(jiān) Aly Mashaly 帶領(lǐng)我們進(jìn)入這個市場。

問：ROHM 作為 Venturi Formula E 團(tuán)隊的官方技術(shù)合作伙伴，為主逆變器提供 SiC 器件。公式 E 中需要考慮哪些技術(shù)方面？
答：作為過去三年（從 2016 年第 3 賽季開始）Venturi Formula E Team 的官方技術(shù)合作伙伴，ROHM 一直為電動汽車的頂級賽車級別 Formula E 提供 SiC 功率器件。對于傳統(tǒng)上使用硅 IGBT 的逆變器，ROHM 為第 3 季提供了 SiC 肖特基勢壘二極管，然后在第 4 季和第 5 季提供了完整的 SiC 功率模塊，這有助于提高逆變器效率，同時減小尺寸和重量。事實證明，這種合作伙伴關(guān)系成功地展示了 SiC 功率器件的優(yōu)勢，文丘里電動方程式車隊在香港（2019 年 3 月）的比賽中獲勝，并在墨西哥城和摩納哥的比賽中均獲得第三名。在第 5 賽季（2019 年 7 月）結(jié)束時，與文丘里電動方程式車隊的三年合作協(xié)議按原計劃到期。作為功率轉(zhuǎn)換的基石，SiC 在各種市場中的應(yīng)用正在加速，包括汽車和工業(yè)領(lǐng)域。作為 SiC 技術(shù)的先驅(qū)和 2010 年第一家量產(chǎn) SiC MOSFET 的供應(yīng)商，ROHM 在開發(fā)尖端技術(shù)方面繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)。ROHM 的 SiC 產(chǎn)品已經(jīng)在世界各地的各種市場中得到采用。ROHM希望通過提供世界上最先進(jìn)的碳化硅功率器件，重返世界頂級電動汽車賽車系列Formula E。ROHM 在開發(fā)尖端技術(shù)方面繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)。ROHM 的 SiC 產(chǎn)品已經(jīng)在世界各地的各種市場中得到采用。ROHM希望通過提供世界上最先進(jìn)的碳化硅功率器件，重返世界頂級電動汽車賽車系列Formula E。ROHM 在開發(fā)尖端技術(shù)方面繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)。ROHM 的 SiC 產(chǎn)品已經(jīng)在世界各地的各種市場中得到采用。ROHM希望通過提供世界上最先進(jìn)的碳化硅功率器件，重返世界頂級電動汽車賽車系列Formula E。

圖 1：ROHM Semiconductor 的 AC/DC 轉(zhuǎn)換器

問：電動汽車正在推動汽車運輸發(fā)生重大變化，在各種技術(shù)方面面臨許多挑戰(zhàn)。ROHM在這個市場有多少參與？您認(rèn)為影響這個市場的未來挑戰(zhàn)是什么，以及您計劃如何發(fā)展您的產(chǎn)品套件以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？
答：電氣化是應(yīng)對全球環(huán)境挑戰(zhàn)以減少污染和應(yīng)對氣候變化的重要趨勢。近年來，電子元件需要結(jié)合更高的效率和更小的尺寸。小型化是邁向未來移動性的重要里程碑。ROHM多年來一直在不斷地為汽車市場提供各種產(chǎn)品?；谖覀兊?a target="_blank">公司使命“質(zhì)量第一”，我們展示了在質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)定的長期供應(yīng)方面的優(yōu)勢。所有這些優(yōu)勢對我們的汽車客戶來說都非常重要。對于 EV 中的主逆變器、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、車載充電器和電子壓縮機(jī)，ROHM 還提供廣泛的產(chǎn)品組合。

問：您認(rèn)為在 SiC 和 GaN 材料方面影響電源設(shè)計的未來挑戰(zhàn)是什么？
A：在過去的幾年里，我們在寬帶隙技術(shù)上贏得了客戶的信任。今天，市場對 SiC 技術(shù)的接受度很高；因此，需求急劇擴(kuò)大。今天，科學(xué)界的討論不再是關(guān)于使用 SiC 是否有意義，而是更多關(guān)于如何實現(xiàn)特定應(yīng)用的封裝。我們非常了解我們作為 SiC 器件技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的角色。因此，我們正在努力擴(kuò)大產(chǎn)能，提高SiC靶向的良率以降低成本。另一方面，我們正與知名功率模塊制造商密切合作以實現(xiàn)封裝，這將強(qiáng)調(diào) SiC 技術(shù)在功率應(yīng)用中的優(yōu)勢。

圖 2：汽車級 N 溝道 SiC 功率 MOSFET (SCT3160KLHR)

SiC具有許多硅所沒有的優(yōu)良特性。我們相信，利用 SiC 的獨特特性，可以創(chuàng)造出硅半導(dǎo)體無法實現(xiàn)的應(yīng)用。ROHM將繼續(xù)提高晶圓質(zhì)量，改善SiC功率器件的器件結(jié)構(gòu)，以期在未來進(jìn)一步提升器件性能。例如，我們計劃開發(fā)通過降低導(dǎo)通電阻和高電壓產(chǎn)品來實現(xiàn)雙倍性能的產(chǎn)品，以尋求 SiC 功率器件的更多可能性。但是，ROHM 不僅提供 SiC 功率器件。作為一家綜合性半導(dǎo)體制造商，我們還提供電源解決方案，擁有廣泛的產(chǎn)品陣容，例如針對功率器件和分流電阻器等無源元件進(jìn)行了優(yōu)化的驅(qū)動 IC 和柵極驅(qū)動器。此外，我們在歐洲子公司德國建立了電源實驗室，并擁有完整的支持系統(tǒng)來評估客戶的大功率應(yīng)用。

在 GaN 產(chǎn)品方面，我們與 GaN Systems 建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。Gan Systems在功率GaN晶體管方面的行業(yè)領(lǐng)先能力以及ROHM在半導(dǎo)體領(lǐng)域的全面足跡以及在電子元件設(shè)計和制造方面的大量資源可以在此次合作中得到充分利用。兩家公司已同意在 GaN Systems 的 GaNPX 封裝和 ROHM 的傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體封裝中使用 GaN 半導(dǎo)體管芯共同開發(fā)形狀、適配和功能兼容的產(chǎn)品（圖 1 和 2）。

審核編輯 黃昊宇