EcoSiC™ 旗下TRCDRIVE pack™ 碳化硅塑封模块为高效EV主机逆变器赋能
日期:2024-09-03
在日前于深圳举办的2024国际电力元件、可再生能源管理展览会(2024 PCIM Asia)上,罗姆首次在中国市场展示其8英寸碳化硅MOSFET晶圆,这不仅标志着罗姆在晶圆制造尺寸上的重大突破,也彰显了其在碳化硅技术领域的领先地位。
展会期间举办的罗姆媒体交流会上,罗姆半导体(上海)有限公司市场宣传课高级经理张嘉煜表示,罗姆始终秉承“通过小型化和节能化为社会解决问题”的企业愿景,持续致力于宽禁带半导体技术创新。前不久推出的EcoSiC™ 品牌旗下的TRCDRIVE pack™ 碳化硅塑封模块,将其卓越的性能为电动汽车(EV)主机逆变器带来前新的变革与效率提升。
精彩展示双星闪耀
张嘉煜表示,早在2009年罗姆便前瞻性地收购了德国SiCrystal晶圆厂,在碳化硅技术的探索上迈出了坚实的一步。近年来,罗姆更是在碳化硅与新兴氮化镓(GaN)领域双管齐下,展现出强劲的发展势头。
他介绍说:“罗姆规划在2025年推出第5代碳化硅MOSFET,并承诺于同年在全球范围内实现8英寸产品的稳定供应,其日本工厂亦将于2024年投入生产。”这无疑为全球电动汽车市场注入了强大的信心与动力。
作为PCIM Asia展会的主赞助商之一,罗姆以“赋能增长,推动创新”为口号,不仅展示了TRCDRIVE pack™ 碳化硅塑封模块这一明星产品,还通过丰富的应用案例和便捷的在线仿真工具,为参观者提供了一站式的技术体验与解决方案。在EcoSiC™ 展区,8英寸碳化硅MOSFET晶圆、TRCDRIVE pack™ 模块的高效、耐用特性,成为观众瞩目的焦点,吸引了众多行业专家和合作伙伴的目光。EcoGaN™ 展示区的展品包括650V耐压GaN HEMT和Power Stage IC等等。客户案例展示区汇集了众多合作伙伴的应用案例。
罗姆还精心筹备了基础演讲环节,围绕氮化镓与碳化硅两大主题,深入探讨了这些先进材料在电力电子领域的最新应用与发展趋势,为参会者奉上了一场知识盛宴。
EcoSiC™ 品牌的里程碑式飞跃
继去年发布第一个EcoGaN™ 产品Power Stage IC,时隔一年,罗姆又发布了二合一碳化硅塑封模块TRCDRIVE pack™ 。罗姆半导体(上海)有限公司深圳分公司技术中心高级经理苏勇锦分享了罗姆在技术创新与产品升级上的这一里程碑式飞跃。
他表示,碳化硅以其卓越的物理与电气特性,已稳稳占据高压高频应用领域的核心地位。罗姆EcoSiC™ 就是一个碳化硅全新品牌,其深刻内涵与设计理念在于,EcoSiC™ 巧妙融合了“环保生态”(Eco)与“碳化硅”(SiC)两大元素,不仅体现了罗姆对绿色未来的坚定承诺,也彰显了其作为碳化硅技术领航者的雄心壮志。“E”字所承载的地球与元器件意象,以及蓝色底色背后的科技创新与环保愿景,无不透露着罗姆的前瞻视野。值得一提的是,SiC中的“i”以独特的六角形呈现,巧妙呼应了6HSiC(六方碳化硅)的主流地位,寓意EcoSiC™ 将引领碳化硅技术迈向更加创新、环保与生态友好的新纪元。
在产品研发与战略布局上,罗姆展现出了惊人的决心与实力。其庞大的项目储备(pipeline)已突破1万亿日币大关。基于对市场需求的精准把握、产品竞争力的持续强化以及实际订单数的稳健增长,罗姆定下了雄心勃勃的销售目标:2025财年碳化硅业务冲刺1100亿日币,2027财年更是剑指2200亿日币。
目前统计到2027年量产的所有项目,罗姆已经在全球范围内获得130家以上的design-win。苏勇锦强调:“罗姆期待与众多优秀企业建立的深厚合作关系,共同开拓更加繁荣的中国市场,推动碳化硅技术的广泛应用与持续进步。”
锚定电动汽车市场,直击应用痛点
在电动汽车市场蓬勃发展的今天,碳化硅作为新一代功率半导体材料,正逐步成为驱动电动汽车技术革新的关键驱动力。其卓越的高温稳定性、高开关频率以及低导通损耗特性,使碳化硅在电动汽车的核心部件——OBC(车载充电机)、DC-DC转换器及驱动单元(牵引逆变器、电机等)中展现出巨大潜力。面对这一市场趋势,罗姆凭借其在碳化硅及周边配套器件领域的深厚积累,精准锚定电动汽车市场,直击应用痛点,推动行业技术进步。
苏勇锦坦言,在电动汽车电动驱动系统中,存在多种集成度的产品设计,以满足不同性能要求和成本考虑。这些设计包括“三合一”集成系统、单独的电控单元,以及更为集成的“多合一”产品。电动驱动的核心部分依赖于功率器件,如IGBT和SiC MOSFET,它们负责将电能转换为机械能,驱动电机运转。
由于电机通常采用三相设计,因此电动驱动系统也需要三相控制。在三相电机控制中,存在六个桥臂(每相两个),这些桥臂上的MOSFET负责控制电流的流向和大小,从而实现电机的精确控制。
在电控模块设计上,为了优化空间布局、降低成本并提高可靠性,不同厂家采取了不同的封装策略。一种常见的做法是将同一桥臂上的两个MOSFET封装在一个模块内,形成“二合一”模块。这种方式可以在一定程度上减少模块的数量和占用空间,同时便于散热设计。另一种更为集成的设计则是将六个桥臂上的所有MOSFET都封装在同一个模块中,形成“六合一”模块。这种设计进一步提高了系统的集成度,简化了布线,并可能实现更高的效率和更低的电磁干扰。然而,它也对模块的散热性能、封装技术和成本控制提出了更高的挑战。
事实上,电动汽车驱动系统的复杂性与高性能要求,也对功率器件及周边配套器件提出了极高的挑战。罗姆深刻理解这一点,不仅专注于碳化硅功率器件的研发与生产,更围绕SiC MOSFET打造了一套完整的解决方案。从隔离栅极驱动IC、电源管理IC,到电流检测电阻、二三极管等周边器件,罗姆通过技术创新与产品线拓展,确保客户能够获得高效、可靠的系统级支持。
此外,罗姆独创的无磁芯变压器隔离技术,以及集电源、温度控制和保护电路等于一体的磁隔离栅极驱动器,不仅提升了产品的集成度与性能,更在电动汽车电控领域树立了新的标杆。自2016年全球首家量产此类产品以来,罗姆不断巩固并扩大其在电动汽车电控市场的领先地位,满足了行业对高可靠性、高性能的迫切需求。
随着电动汽车市场的不断成熟,对高效能、低成本解决方案的需求日益增长。根据Yole Group的报告,在电动汽车的功率器件中,全碳化硅的模块占比达到90%以上。碳化硅器件的性价比提升,使得其应用范围从高端旗舰车型逐步向中低端市场渗透。
罗姆敏锐捕捉到这一市场变化,TRCDRIVE packTM 产品正是针对电动汽车主机逆变器量身定制的塑封模块解决方案。该产品通过优化设计与严格验证,有效解决了客户在实际应用中遇到的痛点,如散热、封装可靠性及成本等问题,进一步推动了碳化硅模块在电动汽车市场的普及与应用。
TRCDRIVE packTM优势尽显
作为塑封模块领域的创新之作,TRCDRIVE packTM 凭借其独特的设计与卓越的性能,正引领着电动驱动系统的新一轮变革。苏勇锦表示,该产品不仅融合了多项先进技术,更在小型化、高功率密度、简化安装流程及大批量生产等方面展现出显著优势,成为市场上备受瞩目的焦点。
极致小型化:TRCDRIVE packTM 采用单位面积导通电阻达到业内超高水平的罗姆第4代SiC MOSFET,结合免焊接端子(press fit pin)与塑封模块先进工艺,成功克服了传统信号线布局难题,大幅缩减了模块尺寸(减小达28%);同时为用户提供了更为紧凑、高效、灵活的解决方案,同时具备小型化和更高输出电流能力。
超高功率密度:TRCDRIVE packTM是传统产品功率密度的1.5倍左右。同样面积的模块,普通产品输出电流是300A,罗姆模块是450A。产品内置铜带(Cu Clip)布线,通过精细的结构优化与3D clip设计,显著提升了电流承载能力。同时,功率端子与NPN连接的独特设计,结合耐高温、高性能树脂材料的应用,共同保障了系统在高功率密度下的稳定运行,满足了客户对更高性能的追求。
卓越散热性能:模块底部采用银烧结工艺散热结构,有效降低了热阻,提升了散热性能。这一设计确保了在高功率输出时,系统仍能保持稳定运行,延长了使用寿命。
安装简便快捷:免焊接端子技术的应用,去掉了连接器,彻底告别了繁琐的焊接过程,实现了电路板与模块的快速、可靠连接。这一设计不仅缩短了生产周期,还降低了对安装工人的技术要求,提升了整体生产效率。
大批量生产优势:塑封模块相较于灌胶模块,在生产工艺上更为简化,成本控制更为有效。TRCDRIVE packTM正是基于这一优势,有助于实现了大规模生产,为市场提供了充足、稳定的供应保障。
苏勇锦介绍说,TRCDRIVE packTM 产品阵容丰富,有750V与1200V两个耐压级别,分别针对400V低压与800V高压平台需求,满足不同车型的应用场景。同时,产品还分为大小两个规格,以应对不同功率段的需求,从普通轿车到高性能超跑、SUV,均可找到适合的解决方案。
为方便客户前期研发与评估,罗姆还推出了包含TRCDRIVE packTM、驱动板、高性能磁隔离驱动芯片及定制电容器的评估套件。该套件设计紧凑,功能全面,可为客户系统研究提供极大便利,预计将于第三季度正式推向市场。
未来:600亿日元目标与六合一模块
罗姆未来规划也是雄心勃勃,苏勇锦表示,2027财年模块业务目标直指600亿日元大关。除巩固现有产品线外,罗姆还将推出创新的六合一碳化硅封装模块,该产品重新设计了定制水道、散热及电容设计,能够实现更好的性能。
他最后说,针对下一代汽车平台,罗姆致力于全方位优化,即便是六合一集成,仍将做到pin to pin兼容,功率密度提升约1.3倍。此举积极响应了小型化、高效化趋势,进一步为电动汽车市场赋能。
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