隨著全球對于能效標準的日益關注和對可再生能源需求的不斷增長,傳統的硅基功率器件正逐漸顯示出其性能的局限性。在這樣的背景下,碳化硅(SiC)功率器件以其卓越的物理特性和能效表現,被視為下一代能源技術的關鍵推動者。
羅姆擁有世界先進的碳化硅為核心的功率元器件技術,以及充分發揮其性能的控制IC和模塊技術,在提供電源解決方案的同時,為工業設備和汽車領域的節能化、小型化做出貢獻。
羅姆半導體(上海)有限公司深圳分公司技術中心高級經理蘇勇錦
在PCIM Asia 2024展會上,羅姆針對日益增長的中國市場需求,聚焦碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體,展示其面向工業設備和汽車領域的豐富產品陣容及解決方案。展會期間,羅姆半導體(上海)有限公司深圳分公司技術中心高級經理蘇勇錦在媒體交流會上,分享了最新的碳化硅模塊產品——TRCDRIVE pack™。
最新SiC封裝型模塊,專為牽引逆變器打造
據蘇勇錦介紹,近年來,在致力于實現無碳社會的進程中,汽車的電動化發展迅速,這促進了更高效、更小型、更輕量的電動動力總成系統的開發。另一方面,作為關鍵器件備受關注的SiC功率器件卻面臨著難以同時減小尺寸并降低損耗的難題。對此,ROHM面向300kW以下的xEV(電動汽車)用牽引逆變器,開發出二合一SiC封裝型模塊“TRCDRIVE pack™”,可以解決動力系統中的這一課題。
本次新開發4款TRCDRIVE pack™產品均為半橋(二合一)SiC塑封模塊,其中包括2個750V模塊(BSTxxxD08P4A1x4)和2個1200V模塊(BSTxxxD12P4A1x1),分別面向400V和800V車型。TRCDRIVE pack™產品目前具有2個封裝尺寸,最大的輸出電流為700A 以上。TRCDRIVE pack™是牽引逆變器驅動用SiC塑封模塊的專用商標,標有該商標的產品利用羅姆自有的結構,更大程度地擴大了散熱面積,從而實現了緊湊型封裝。
“小型化、高功率密度、減少安裝工時及易于大批量生產是TRCDRIVE pack™模塊的四大核心優勢。”蘇勇錦表示,新產品還搭載了低導通電阻的第4代SiC MOSFET,實現了是普通SiC塑封模塊1.5倍的業界超高功率密度,非常有助于xEV逆變器的小型化。此外,該模塊在模塊頂部配備了“Press fit pin”方式的控制用信號引腳,因此只需從頂部按壓柵極驅動器電路板即可完成連接,有助于減少安裝工時。不僅如此,還通過盡可能擴大主電流布線中的電流路徑和采用雙層布線結構,降低了電感值(5.7nH),從而有助于降低開關時的損耗。該產品雖然是模塊產品,但目前已經確立了類似于分立產品的量產體系,與以往普通的SiC灌膠模塊相比,產能提高了約30倍。
計劃2025年推出第5代SiC MOSFET
作為SiC元器件的領軍企業之一,羅姆一直在推進先進產品的開發,早在2010年便在全球率先開始了SiC MOSFET的量產。2020年6月,羅姆發布了業界先進的第4代低導通電阻SiC MOSFET。目前,羅姆能夠提供從晶圓到芯片、封裝、模組,可滿足半導體廠商、模塊廠商以及OEM廠商的各種各樣的需求。
蘇勇錦表示,從長期來看,在提高器件本身性能的同時,對于廠商來說,包括驅動器件的控制IC(柵極驅動器)以及功率分立器件等周邊部件在內的解決方案的提案能力非常重要。對此,羅姆也在不斷充實與此配套的技術支持能力,除了提供評估及仿真工具之外,還在加快推動與用戶的共同實驗室(Power Lab)的合作。在具體布局上,羅姆正在推進SiC器件的開發,計劃于2025年推出第5代SiC MOSFET,同時也提前了第6代及第7代產品的市場投入計劃。并且,通過構筑SiC供應體制,實現以裸芯片、分立器件和模塊等各種形態供貨,從而促進SiC的普及,為實現可持續發展社會做出貢獻。
據透露,近年來,碳化硅功率元器件市場隨著汽車的電動化轉型而急劇增長。針對這種強勁的需求,快速建立穩定的供應體系至關重要,為此羅姆正在加快實施碳化硅投資計劃。其中一項主要的投資是2023年11月收購了Solar Frontier株式會社的原國富工廠作為羅姆碳化硅的第四個FAB。該工廠的亮點不僅在于其占地面積40公頃(40萬㎡)、總建筑面積23公頃(23萬㎡)的規模,而且利用其現有的建筑物和無塵室等設施,還可以盡早啟動生產。該工廠經過修整之后,將作為羅姆旗下制造子公司——藍碧石半導體公司的宮崎第二工廠在2024年內投入運營,這將會使羅姆迅速建立起穩定的供應體系。
恪守“質量第一”,持續發展中國市場
在談及羅姆是如何保證半導體器件品質的問題時?蘇勇錦表示,羅姆秉承“我們始終將質量放在第一位,無論遇到多大的困難,都將為國內外用戶源源不斷地提供大量優質產品,并為文化的進步與提高做出貢獻”的企業理念,自創立以來,一直積極致力于通過產品為社會做貢獻。
羅姆集團總部以及遍布全球的旗下公司都恪守這一企業目的,并在該目的的指導下開展各項企業經營活動。4M——即Man(人),Machine(機器),Material(材料),Method(方法)是確保品質的基本要素,羅姆集團同心合力確保4M中的每一項要素在任何時候都保持在高水平。在羅姆集團,“質量第一”是一切行動的準則。羅姆是從廣義上看待“品質”的,不僅注重產品本身的性能,在成本,交付,服務,環保和客戶滿意度等各種活動中也會同樣踐行品質理念,恪守“質量第一”的企業目的。
在碳化硅生產中,羅姆也確立了垂直統合型生產體制。2009年將德國SiCrystal公司納入旗下后,從晶圓到封裝的所有工序均開展了品質改善活動。在通行證世界的制造技術實力以及穩定的生產能力的基礎上,羅姆努力提高成本競爭力,致力于新產品的進一步長期穩定供應。
在蘇勇錦看來,能夠以各種各樣的形式提供SiC器件是羅姆的優勢。羅姆已與多家中國廠商合作,有相當數量的合作正在進行。中國是全球電動汽車普及速度最快的市場之一,也是羅姆強化支持和合作的重點市場。羅姆將與中國國內更多優秀的合作伙伴一起,持續發展中國市場。
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