意法半導(dǎo)體第四代碳化硅功率技術(shù)問世

????????到2025年，750V和1200V兩個電壓等級的產(chǎn)品將實現(xiàn)量產(chǎn)，將碳化硅更小、更高效的優(yōu)勢從高端電動汽車擴展到中型和緊湊車型。

到2027年，ST計劃推出多項碳化硅技術(shù)創(chuàng)新，包括一項突破性創(chuàng)新。

意法半導(dǎo)體(簡稱ST)推出第四代STPOWER碳化硅(SiC)MOSFET技術(shù)。第四代技術(shù)有望在能效、功率密度和穩(wěn)健性三個方面成為新的市場標桿。在滿足汽車和工業(yè)市場需求的同時，意法半導(dǎo)體還針對電動汽車電驅(qū)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件逆變器特別優(yōu)化了第四代技術(shù)。公司計劃在2027年前推出更多先進的SiC技術(shù)創(chuàng)新成果，履行創(chuàng)新承諾。

意法半導(dǎo)體模擬、功率與分立器件、MEMS和傳感器產(chǎn)品部(APMS)總裁Marco Cassis表示：“意法半導(dǎo)體承諾為市場提供尖端的碳化硅技術(shù)，推動電動汽車和高能效工業(yè)的未來發(fā)展。我們將繼續(xù)在器件、先進封裝和電源模塊方面創(chuàng)新，推進SiC MOSFET技術(shù)發(fā)展。結(jié)合供應(yīng)鏈垂直整合制造戰(zhàn)略，我們通過提供行業(yè)前沿的SiC技術(shù)、打造富有韌性的供應(yīng)鏈，以滿足客戶日益增長的需求，并為更可持續(xù)的未來做出貢獻?！?/p>

作為SiC功率MOSFET的市場領(lǐng)跑者，意法半導(dǎo)體正在進一步推進技術(shù)創(chuàng)新，以充分利用SiC能效和功率密度比硅基器件更高的優(yōu)點。最新一代SiC器件旨在改善未來電動汽車電驅(qū)逆變器平臺，進一步釋放小型化和節(jié)能潛力。盡管電動汽車市場不斷增長，但要實現(xiàn)廣泛應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，汽車制造商正在探索推出普通消費者都能買得起的電動汽車?；赟iC的800V電動汽車平臺電驅(qū)系統(tǒng)實現(xiàn)了更快的充電速度，降低了電動汽車的重量，有助于汽車制造商生產(chǎn)續(xù)航里程更長的高端車型。意法半導(dǎo)體的新SiC MOSFET產(chǎn)品有750V和1200V兩個電壓等級，能夠分別提高400V和800V電動汽車平臺電驅(qū)逆變器的能效和性能。中型和緊湊車型是兩個重要的汽車細分市場。將SiC的技術(shù)優(yōu)勢下探到這兩個市場，有助于讓電動汽車被普羅大眾接受。除了電車外，新一代SiC技術(shù)還適用于各種大功率工業(yè)設(shè)備，包括太陽能逆變器、儲能解決方案和數(shù)據(jù)中心等日益增長的應(yīng)用，幫助其顯著提高能源效率。

產(chǎn)品進度

意法半導(dǎo)體現(xiàn)已完成第四代SiC技術(shù)平臺750V電壓等級的產(chǎn)前認證，預(yù)計將在2025年第一季度完成1200V電壓等級的認證。標稱電壓為750V和1200V的產(chǎn)品隨后將上市銷售，從標準市電電壓，到高壓電動汽車電池和充電器，滿足設(shè)計人員的各種應(yīng)用開發(fā)需求。

應(yīng)用場景

與硅基解決方案相比，意法半導(dǎo)體的第四代SiC MOSFET解決方案的能效更高，尺寸更小，重量更輕，續(xù)航更長。這些優(yōu)勢對于實現(xiàn)電動汽車的廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。一線電動汽車廠商正與意法半導(dǎo)體達成合作，將第四代SiC技術(shù)引入他們的新車型，以提高性能和能源效率。雖然主要應(yīng)用是電動汽車電驅(qū)逆變器，但意法半導(dǎo)體的第四代SiC MOSFET也同樣適用于大功率工業(yè)電機驅(qū)動器，因為新一代產(chǎn)品改進了開關(guān)性能和穩(wěn)健性，讓電機控制器變得更高效、更可靠，可降低工業(yè)環(huán)境中的能耗和運營成本。在可再生能源應(yīng)用中，第四代SiC MOSFET可以提高太陽能逆變器和儲能系統(tǒng)的能效，有助于實現(xiàn)可持續(xù)化和成本效益更高的能源解決方案。此外，新一代SiC MOSFET高能效和緊湊尺寸的技術(shù)特性對于解決巨大的功率需求和熱管理挑戰(zhàn)至關(guān)重要，適用于AI服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的電源。

技術(shù)開發(fā)規(guī)劃

意法半導(dǎo)體通過垂直整合制造戰(zhàn)略加快SiC功率器件的開發(fā)，同時還在開發(fā)多項SiC技術(shù)創(chuàng)新，推動功率器件技術(shù)在未來三年內(nèi)取得重大改進。未來的第五代SiC功率器件將采用基于全新工藝的高功率密度創(chuàng)新技術(shù)。ST正在同時開發(fā)一項突破性創(chuàng)新技術(shù)，該技術(shù)創(chuàng)新有望在高溫下實現(xiàn)更出色的導(dǎo)通電阻RDS(on)參數(shù)，在與現(xiàn)有的SiC技術(shù)相比，將進一步降低 RDS(on)。

ST將在2024年ICSCRM科學產(chǎn)業(yè)大會上展示公司在SiC和其他寬禁帶半導(dǎo)體上取得的最新研發(fā)成果。該活動將于2024年9月29日至10月4日在北卡羅來納州羅利舉行，包括ST技術(shù)講解和關(guān)于“High volume industrial environment for leading edge technologies in SiC”(為SiC前沿技術(shù)創(chuàng)造量產(chǎn)工業(yè)環(huán)境)的主題演講。

技術(shù)說明 與前幾代產(chǎn)品相比，意法半導(dǎo)體的第四代SiC MOSFET的問世，代表意法半導(dǎo)體在電源轉(zhuǎn)換技術(shù)上取得了重大進展。第四代碳化硅具有出色的性能和穩(wěn)健性，能夠滿足未來電動汽車電驅(qū)逆變器的嚴格要求。第四代SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻(RDS(on))明顯低于前幾代產(chǎn)品，這可以最大限度地降低導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)的整體能效。第四代碳化硅的開關(guān)速度更快，開關(guān)損耗更低，這對于高頻應(yīng)用至關(guān)重要，并可實現(xiàn)更緊湊、更高效的電源轉(zhuǎn)換器。第四代技術(shù)在動態(tài)反偏測試(DRB)條件下的穩(wěn)健性表現(xiàn)更加出色，且超過了AQG324標準，確保在惡劣條件下正?？煽抗ぷ?。

第四代產(chǎn)品繼續(xù)提供出色的RDS(on) x 裸片面積的品質(zhì)因數(shù)，確保高電流處理能力和最小損耗。以25攝氏度時的RDS(on)為參考，第四代器件的裸片平均尺寸比第三代器件減小12-15%。第四代產(chǎn)品可實現(xiàn)更緊湊的電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計，節(jié)省寶貴的電路板空間，降低系統(tǒng)成本。這些器件更高的功率密度能夠支持開發(fā)更緊湊、更高效的電源轉(zhuǎn)換器和逆變器，這對于汽車和工業(yè)應(yīng)用都至關(guān)重要。此外，人工智能服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的電源模塊也會受益于第四代產(chǎn)品，因為占用空間和能效是這類應(yīng)用要考慮的關(guān)鍵因素。

作為該技術(shù)的行業(yè)先行者，意法半導(dǎo)體已為全球500多萬輛乘用車提供STPOWER SiC器件，用于牽引逆變器、OBC(車載充電器)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電動汽車充電站和車載空調(diào)壓縮機等一系列電動汽車應(yīng)用，顯著提高了新能源汽車的性能、效率和續(xù)航里程。作為半導(dǎo)體垂直整合制造商(IDM)，意法半導(dǎo)體的SiC戰(zhàn)略確保了供應(yīng)質(zhì)量和安全性，以服務(wù)于汽車制造商的電動化戰(zhàn)略。意法半導(dǎo)體最近宣布在卡塔尼亞建立完全垂直整合的SiC襯底制造工廠，預(yù)計將于2026年開始生產(chǎn)，該工廠正迅速采取行動，支持電動汽車和工業(yè)應(yīng)用向更高效率的快速轉(zhuǎn)型。