電動汽車發(fā)展推動高壓器件的要求

隨著電動汽車市場的發(fā)展，設(shè)備的電壓需求不斷提升，甚至一些被認(rèn)為是相對低電壓的設(shè)備也正在突破已有的基線。處理高電壓的技術(shù)不是新的話題，但由于新的需求的數(shù)量和種類的增加，無論是晶圓廠還是測試公司，高電壓測試都被置于了首要優(yōu)先級。例如，汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為了多領(lǐng)域系統(tǒng)，電壓需求范圍大約在40伏特到2千伏特之間。

電動汽車中高壓器件的需求正在增加，為了提高車輛的續(xù)航里程，汽車行業(yè)需要減輕電纜的重量和降低功率分布的損失?？紤]到整個汽車的趨勢是向著高電壓發(fā)展，這包括了所有子系統(tǒng)內(nèi)的電池和功率轉(zhuǎn)換器，以及顯示設(shè)備等單個元件，對半導(dǎo)體供應(yīng)商而言，擅長高電壓和高功率設(shè)計將變得十分有優(yōu)勢。

硅碳化物早期被視為相對新穎且未經(jīng)證實的材料，但特斯拉已經(jīng)在其汽車中大量使用硅碳化物，并將此技術(shù)應(yīng)用于他們的功率管理集成電路（PMIC）。這為整個行業(yè)發(fā)出了信號，硅碳化物是可以大膽使用的，這會引發(fā)車廠對高壓的逆變器等設(shè)備的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行重新的審視和思考。

硅碳化物（SiC）和氮化鎵（GaN）作為新興的寬禁帶半導(dǎo)體材料，在高電壓應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，但同時也帶來了新的挑戰(zhàn)。這些半導(dǎo)體的封裝的材料在連續(xù)高壓的環(huán)境中更易受損。因此，從設(shè)計到封裝，再到最終設(shè)備的測試，都需要新的思路和方法。在測試過程中，如何避免對這些脆弱材料在高壓下造成損害，成為了一個重要課題，如從40伏特到2千伏特不等的汽車電壓要求，晶圓廠和測試機(jī)構(gòu)們正將高電壓測試作為優(yōu)先研發(fā)的課題。

汽車工業(yè)正在尋求減輕電纜重量和減少功率分配損耗以延長電動汽車的續(xù)航里程，而高電壓技術(shù)可以在此過程中發(fā)揮重要作用。高電壓和大功率設(shè)計方面的專業(yè)知識將成為半導(dǎo)體供應(yīng)商未來發(fā)展的關(guān)鍵。同時，隨著電壓的提高，廠商們測試的挑戰(zhàn)也日益顯現(xiàn)，例如可能導(dǎo)致測試時間變長和測試器件的損失和動態(tài)RDS(on)的影響，以及在這些器件中，我們必須處理更高的功率問題。比如驅(qū)動電路中的碳化硅以及充電電池中可能需要處理的10到30安培的電流。因此現(xiàn)在需要使用更多的探頭針，而這可能導(dǎo)致測試、研發(fā)時間的增加。此外，對于針對高壓的應(yīng)力測試，我們需要重新考慮。傳統(tǒng)的設(shè)備在特定電壓下進(jìn)行燃燒測試，然后他們下降VDD，但不降低HVS限制?，F(xiàn)在，設(shè)備因為對過電壓有更大的容忍度，一下子要承擔(dān)更多的壓力。

除常規(guī)挑戰(zhàn)外，還有其他難題需要解決。例如，在進(jìn)行故障模擬時，可能有16或者32個測試位置，一旦其中一個位置失效，你的電源就可能斷開。為了避免出現(xiàn)這個問題，電動汽車廠商們通常都會進(jìn)行電源管理，所以即使一個部分失敗，也要能保證電源的持續(xù)供電，并繼續(xù)對其他位置進(jìn)行監(jiān)控，避免出現(xiàn)短路、起火等危險后果。這整個電控系統(tǒng)都是在高壓的電路環(huán)境中，要實現(xiàn)安全、穩(wěn)定的控制并不容易。

總結(jié)而言，隨著電動汽車市場的不斷擴(kuò)展和電壓要求的提高，高壓器件和對應(yīng)的技術(shù)正在變得越來越重要。這不僅是對汽車廠商技術(shù)上的挑戰(zhàn)，更是半導(dǎo)體行業(yè)在設(shè)計、生產(chǎn)、材料和測試技術(shù)等多方面的綜合考驗。