意法半導體(ST)的先進碳化硅功率器件加快汽車電動化進程

　　橫跨多重電子應用領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics，簡稱ST)在混動汽車和電動汽車(EV，Electric Vehicles)市場發(fā)布了先進的高能效功率半導體器件，同時還公布了新產(chǎn)品AEC-Q101汽車質(zhì)量認證時間表。

　　電動汽車和混動汽車通過提高電能利用率來延長續(xù)航里程。意法半導體最新的碳化硅(SiC)技術(shù)讓車企能夠研制續(xù)航里程更長、充電速度更快的電動和混動汽車，使其更好地融入車主的生活。作為碳化硅技術(shù)的領(lǐng)導者，針對汽車所有主要電氣模塊，意法半導體率先推出新一代整流管和MOSFET晶體管。新產(chǎn)品可用于高壓功率模塊和分立功率解決方案，包括牽引變頻器、車載充電器和輔助直流-直流轉(zhuǎn)換器。

　　目前，功率模塊通常主要依賴于標準硅二極管和隔離柵雙極晶體管(IGBT)。碳化硅是一項較新的寬帶隙技術(shù)，可使功率模塊尺寸變得更小，而工作電壓遠高于今天電動汽車和混動汽車動力總成的400V電壓。碳化硅二極管和晶體管的結(jié)構(gòu)縮小，內(nèi)部電阻隨之變低，響應速度較標準硅產(chǎn)品更快，實現(xiàn)電能損耗最小化，使相關(guān)器件尺寸縮小，節(jié)省空間，降低重量。

　　意法半導體事業(yè)群副總裁兼功率晶體管產(chǎn)品部總經(jīng)理 Mario Aleo表示：“主要整車企業(yè)和零配件一級供應商正在將碳化硅技術(shù)用于未來產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)揮其在各種工作場景中總體效率高于標準硅器件的優(yōu)勢。我們的碳化硅產(chǎn)品性能表現(xiàn)優(yōu)異，已進入產(chǎn)品認證的最后階段，我們正在協(xié)助客戶準備2017年新車型發(fā)布計劃。”

　　意法半導體是業(yè)界第一批發(fā)布碳化硅高壓MOSFET的公司，早在2014年就推出了其首款1200V 碳化硅MOSFET晶體管，創(chuàng)下業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的200°C 額定工作溫度，讓設(shè)計人員能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、簡化的設(shè)計。

　　意法半導體采用業(yè)內(nèi)最先進的制造工藝和4吋晶圓制造碳化硅二極管和晶體管。為降低制造成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能，滿足汽車工業(yè)的需求，意法半導體正在升級改造碳化硅MOSFET晶體管和二極管的生產(chǎn)線，預計2016年底完成6吋晶圓制造設(shè)施升級計劃。

　　意法半導體已完成650V AEC-Q101級碳化硅二極管認證，最新的650V 碳化硅MOSFET和1200V碳化硅二極管將于2017年初完成。新一代1200V碳化硅MOSFET將于2017年底完成認證測試。

　　STPSC20065WY 650V碳化硅二極管現(xiàn)已全面量產(chǎn)，采用DO-247封裝，同時還提供額定電流和外觀尺寸更小的TO-220封裝。STPSC10H12D 1200V碳化硅二極管正在向大客戶提供樣片，采用TO-220AC封裝，5月開始量產(chǎn)，汽車級產(chǎn)品預計在2016年底量產(chǎn)，還將提供6A至20A額定電流和多種封裝選擇。

　　SCTW100N65G2AG 650V碳化硅MOSFET正在向大客戶提供樣片，采用HiP247封裝，2017年上半年進入預備量產(chǎn)階段。為讓開發(fā)人員實現(xiàn)更緊湊的設(shè)計，650V碳化硅MOSFET H2PAK貼裝版將于2017上半年完成認證。

　　若需進一步了解意法半導體碳化硅產(chǎn)品系列詳情，請訪問www.st.com/sicmos MOSFET產(chǎn)品網(wǎng)頁或www.st.com/auto-sic-diodes二極管產(chǎn)品網(wǎng)頁。

　　技術(shù)說明

　　采用意法半導體的650V SCTW100N65G2AG碳化硅MOSFET的電動/混動汽車主變頻器(頻率通常高達20kHz)，比采用同級別的IGBT的解決方案提高能效多達3%。能效的顯著提升使電池續(xù)航和自動駕駛時間更長，功率單元變得更小、更輕，對散熱要求更低。碳化硅MOSFET可降低變頻器功率損耗(中低負載高達80%)，讓設(shè)計人員能夠開發(fā)開關(guān)頻率更高的更緊湊的設(shè)計。此外，基于碳化硅的解決方案可提供穩(wěn)健性更高的內(nèi)部體效應二極管，不再需要IGBT解決方案必需的續(xù)流二極管，從而進一步降低成本、空間和重量。

　　在OBC車載充電器和直流-直流轉(zhuǎn)換器等電動汽車和混動汽車系統(tǒng)中，碳化硅開關(guān)速度比標準硅產(chǎn)品快是其固有特性，可大幅提升開關(guān)頻率，降低無源器件的尺寸。而且，碳化硅MOSFET適用于各種拓撲，可提升設(shè)計靈活性。

　　這些技術(shù)進步有助于提升混動和電動汽車的技術(shù)水平。此外，與競爭品牌的碳化硅產(chǎn)品相比，意法半導體的先進制造工藝有諸多優(yōu)勢，例如在很寬的工作溫度范圍內(nèi)運行穩(wěn)定性十分優(yōu)異，這意味汽車的加速性能和續(xù)航里程更加可靠。

　　意法半導體的碳化硅MOSFET采用其專有的高熱效HiP247™封裝，額定結(jié)溫創(chuàng)下200°C業(yè)內(nèi)最高記錄，通態(tài)電阻溫漂很低，即使高溫時通態(tài)電阻變化也很小，有助于提升系統(tǒng)能效，降低冷卻系統(tǒng)和印刷電路板尺寸要求，簡化熱管理設(shè)計。

　　意法半導體的新650V和1200V碳化硅二極管擁有當今市面上最低的正向壓降(VF)，最大限度降低電動和混動汽車功率轉(zhuǎn)換器的耗散功率及其轉(zhuǎn)化的熱量，這些優(yōu)異的熱特性有助于進一步改進汽車的運行可靠性。