揭秘走在國(guó)產(chǎn)替代前列的刻蝕設(shè)備

各行業(yè)所需高溫半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者CISSOID日前宣布：公司已與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院達(dá)成深度戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將攜手研發(fā)針對(duì)碳化硅（SiC）功率電子應(yīng)用的全方位優(yōu)化、匹配的電機(jī)和電控系統(tǒng)，以充分發(fā)揮SiC器件的高頻、高壓、高溫、高效率、高功率密度等性能優(yōu)勢(shì)，更好地滿足工業(yè)和新能源汽車應(yīng)用的廣泛需求。

近年來(lái)，為了追求更高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度，在工業(yè)和新能源汽車等領(lǐng)域，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們逐步開(kāi)始采用SiC器件替代傳統(tǒng)的、基于硅（Si）工藝的IGBT器件。然而，這種替代目前仍然處于早期階段，在大部分應(yīng)用中，包括SiC功率模塊及電力驅(qū)動(dòng)總成，依然在借用原有的、繼承自IGBT部件的構(gòu)型設(shè)計(jì)。例如，在新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用SiC MOSFET時(shí)，多數(shù)方案仍在沿用IGBT功率模塊的封裝形式，以及沿用較大體積的總線電容、水冷系統(tǒng)；在動(dòng)力輸出方面，則沿用了適配IGBT較低開(kāi)關(guān)頻率的低速電機(jī)和變速箱（特斯拉的Model 3型新能源汽車甚至釆用了分立器件封裝形式，而不是整合的功率模塊封裝）。這些情況，顯然束縛了整個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)總成效率的提升，影響了SiC MOSFET性能優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。

為了解除這些束縛，使得SiC功率器件能夠充分發(fā)揮其卓越的性能優(yōu)勢(shì)（高頻、高壓、高溫、高效率和高功率密度），有必要將SiC功率模塊與電機(jī)、電控系統(tǒng)進(jìn)行全方位的匹配，以使整個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的優(yōu)化。此次CISSOID與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，正是要發(fā)揮合作雙方各自的優(yōu)勢(shì)能力，開(kāi)展前沿技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。合作的重點(diǎn)包括：

研發(fā)適用于SiC較高開(kāi)關(guān)頻率的小型高速電機(jī)，及對(duì)應(yīng)的變速箱；

研發(fā)匹配SiC特點(diǎn)的小型、耐高溫的功率模塊封裝，并在模塊內(nèi)部芯片布局的設(shè)計(jì)上，努力減小模塊自身的寄生電感；

釆用CISSOID的耐高溫門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)IC設(shè)計(jì)SiC 功率驅(qū)動(dòng)方案，并合理布局，盡可能縮小SiC驅(qū)動(dòng)與功率模塊之間的安裝距離，以求實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)回路的寄生電感最小化；

從整機(jī)規(guī)劃入手，采用較小的總線電容和冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能功率模塊、控制器、總線電容和冷卻系統(tǒng)的高整合度，實(shí)現(xiàn)小型化，顯著提高動(dòng)力總成的轉(zhuǎn)換效率和能量密度。

“無(wú)論是在研究還是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，業(yè)界一直都在追求電機(jī)和電氣的完美整合。如今，工業(yè)和新能源汽車技術(shù)正在快速發(fā)展，大規(guī)模的電機(jī)和電氣應(yīng)用將牽引、推動(dòng)這一追求達(dá)到極致?！比A中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院孔武斌副教授表示?！澳壳埃诟呖煽啃許iC器件的應(yīng)用在匹配電機(jī)的電氣設(shè)計(jì)方面已有很大改善；但業(yè)界原有的、基于硅器件的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)，可靠性等方面還相對(duì)較弱，這已成為了實(shí)現(xiàn)高水平應(yīng)用的瓶頸。CISSOID的高溫半導(dǎo)體芯片和封裝技術(shù)，及其在石油、航空航天等高端應(yīng)用領(lǐng)域所積累的高可靠系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將極大地幫助我們實(shí)現(xiàn)完美的電機(jī)和電氣一體化設(shè)計(jì)，滿足未來(lái)工業(yè)及新能源汽車領(lǐng)域的更高需求?！?/p>

“我們很高興能與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院展開(kāi)合作；該學(xué)院是中國(guó)一流的科研機(jī)構(gòu)，擁有完備的科研創(chuàng)新平臺(tái)，承擔(dān)了多批國(guó)家重要研究項(xiàng)目，并持續(xù)推動(dòng)電機(jī)與電氣技術(shù)向前發(fā)展，以及在工業(yè)、汽車及航空航天領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。此次雙方開(kāi)展研發(fā)合作，將會(huì)針對(duì)SiC功率電子應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出完全匹配、且經(jīng)過(guò)全方位優(yōu)化的電機(jī)和電控系統(tǒng)，旨在為工業(yè)應(yīng)用，特別是新能源汽車應(yīng)用提供更為優(yōu)秀的產(chǎn)品?！盋ISSOID首席執(zhí)行官Dave Hutton先生表示?！癈ISSOID一直都十分注重與中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，我們已經(jīng)融入了來(lái)自中國(guó)的投資，并已在芯片制造、封裝測(cè)試等方面與中國(guó)公司進(jìn)行了廣泛的合作。此次與中國(guó)的一流科研機(jī)構(gòu)合作，則進(jìn)一步凸顯了CISSOID力求廣泛融入中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的戰(zhàn)略。”

根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，繼2018年之后，2019年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量再次雙雙突破120萬(wàn)輛，分別為124.2萬(wàn)輛和120.6萬(wàn)輛。新能源汽車的發(fā)展持續(xù)處于高位，使得SiC功率器件得到了越來(lái)越多的重視和應(yīng)用。但是，隨著功率半導(dǎo)體的平均結(jié)溫不斷上升，在大量應(yīng)用SiC功率器件的同時(shí)，如何通過(guò)耐高溫驅(qū)動(dòng)器提供良好配合，就變得異常重要。此次CISSOID公司和華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院開(kāi)展合作，正是要利用業(yè)界領(lǐng)先的耐高溫驅(qū)動(dòng)器件，為SiC功率組件提供支持，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與電控系統(tǒng)的完美匹配和全面優(yōu)化，進(jìn)而獲得最佳的效率和功率密度。未來(lái)，合作雙方將攜手推出高可靠性的解決方案，包括高質(zhì)量的、優(yōu)化的SiC智能功率模塊（IPM）和擁有最佳匹配性能的電機(jī)、電控系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，以助力中國(guó)工業(yè)和新能源汽車領(lǐng)域加速發(fā)展。

審核編輯：符乾江