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罗姆(ROHM)新型SiC封装模块助力实现更小型的xEV逆变器,实现电流和控制信号分离

时间:2024-06-27 阅读量:45

凭借高频、高压、高效、高耐温和低损耗的产品特性,目前第三代半导体SiC(碳化硅)器件已经成为各行业打造电气化方案的首选,进而可以实现更高的功率密度、可靠性和效率。根据市场调研机构Yole的统计数据,2023年全球SiC功率器件市场规模达19.72亿美元,近五年年均复合增长率达35.79%;在新能源汽车及光伏领域需求的带动下,全球SiC功率器件市场规模预计将会在2024年达到26.23亿美元。
为了更好地推动SiC产品研发落地和业务开展,全球知名半导体制造商罗姆(ROHM)推出了SiC品牌——EcoSiC™。罗姆工作人员表示,EcoSiC™是采用了因性能优于硅(Si)而在功率元器件领域备受关注的SiC的元器件品牌。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法,罗姆一直在自主开发SiC产品升级所必需的技术,目前已经确立了SiC领域先进企业的地位。

EcoSiC™品牌
在解读EcoSiC™品牌设计时,罗姆工作人员称,EcoSiC™结合了“Eco”和“SiC”两个术语,象征着生态系统和卓越技术之间的联系。该设计集成了电路图案和六边形晶体结构,代表了SiC技术的精确性和创新性。这些要素突出了罗姆对提供先进和可持续解决方案的承诺。该品牌是罗姆“Power Eco Family(功率节能家族)”品牌理念的一部分,旨在最大限度地提高电子应用程序的效率和紧凑性,同时对环境做出积极贡献。
除了EcoSiC™,罗姆目前还拥有EcoGaN™,该公司还计划在未来的Eco系列添加高性能硅产品。
罗姆方面的数据显示,预计到该公司2025财年,全球SiC潜在市场规模将超过2,000亿日元,预计到2028财年将达到10,000亿日元。罗姆公司的目标是在2025财年取得1,100亿日元(约合7.6亿美元)的市场份额,在2027财年取得2,200亿日元(约合15.2亿美元)的市场份额。目前,罗姆在全球已经获得超过130家客户的SiC订单,预计到2027财年超过70%的订单来自欧洲和中国。

SiC市场预测

 

二合一 SiC封装模块

在宣布新品牌的同时,罗姆也推出了EcoSiC™品牌下的一款新品——二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”。
在xEV应用场景中,传统的xEV构成包括DC-DC、OBC、电池以及驱动单元(牵引逆变器、电机等),未来这些结构逐渐变为“多合一”,比如牵引逆变器、驱动用电机、减速器“三合一”而成的一体化结构。如下图所示,在牵引逆变器方面,目前用户可以采用三颗罗姆的二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”来构建。罗姆工作人员表示,未来公司也会开发六合一的SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”。“六合一的SiC封装型模块‘TRCDRIVE pack™’会配有散热器,将于2024年第二季度开始供应样品,相比以往的SiC壳体型模块,功率密度提升了1.3倍,有助于加快设计符合规格要求的牵引逆变器和产品阵容扩展。”

基于“二合一”和“六合一”的牵引逆变器设计
值得注意的是,TRCDRIVE pack™是牵引逆变器驱动用SiC封装型模块的专用商标,标有该商标的产品利用罗姆自有的结构,更大程度地扩大了散热面积,从而实现了紧凑型封装。就以二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”来说,这款模块通过创新的设计实现了更小的器件体积且无需焊接。
下图是二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”的真实产品图,可以非常明显地看到,和传统SiC模块不同,罗姆SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”体积更小,且模块顶部配备了“Press fit pin”方式的控制用信号引脚。

二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”
罗姆工作人员介绍称,创新的产品设计让二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”具有四大明显的优势:
  • 小型化:采用电流和控制信号分离的罗姆自有机构,相较于传统封装,实现了28%的器件体积下降;
  • 高功率密度:通过尽可能扩大主电流布线中的电流路径和采用双层布线结构,以及银烧结、高性能树脂(Tg>230℃)等领先工艺,实现了1.5倍业界超高的功率密度;
  • 减少安装工时:模块顶部配备了“Press fit pin”方式的控制用信号引脚,栅极驱动器电路板只需从顶部按下即可完成连接,无需焊接电路板,并克服了传统模块引脚公差难确认的问题;
  • 大量生产:二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”虽然是模块,但已经确定了类似于分立产品的量产体系,和普通SiC模块相比,量产效率提高了约30倍。

 

 

结语

EcoSiC™品牌的推出,体现出罗姆致力于从晶圆生产到制造工艺、封装到产品设计,全面引领全球SiC器件发展的决心。二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”很好地体现了罗姆EcoSiC™品牌的领先性,在终端用户非常在意的体积和散热问题上给出了更好的解决方案,助力实现更高的功率密度。

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