新基建和“双碳”战略目标推动下,第三代半导体产业正在开启发展加速度,有望成为绿色经济的中流砥柱,引领新一轮产业革命。值得关注的是,以碳化硅为代表的第三代半导体是支撑新能源汽车发展的关键技术之一,在电机控制器、车载充电器、DC/DC变换器等关键部件中发挥重要的作用。

11月27日,2021基本创新日活动在深圳举行。活动上,基本半导体发布了汽车级全碳化硅模块、第三代碳化硅肖特基二极管、混合碳化硅分立器件三大系列碳化硅新品,进一步完善了基本半导体的产品布局。

碳化硅是新能源汽车发展中的一个热点,特斯拉Model3以及比亚迪汉车型纷纷搭载了碳化硅的器件,小鹏G9以及蔚来汽车都官宣要使用碳化硅的工艺器件模块。外资车企如丰田、大众、北汽、一汽、理想都有使用碳化硅工艺器件的计划。

据了解,基本半导体汽车级全碳化硅MOSFET功率模块包括半桥MOSFET模块Pcore™2、三相全桥MOSFET模块Pcore™6、塑封单面散热半桥MOSFET模块Pcell™等。

深圳基本半导体有限公司总经理和巍巍介绍,基本半导体在这三款模块里主要运用了三项创新技术:第一,芯片上表面连接技术。芯片上表面使用了铜牌的连接,减少杂散电感,增加过流的能力;第二,基板表面连接技术。传统的连焊锡或者胶粘做连接,现在用了烧结的技术,用纳米银来做烧结的机制,可以实现更低的热阻和更好连接的方式;第三,模块散热连接,用了全铜焊片真空回流焊的技术,避免连接层厚度不均匀所造成的一些不良影响。

据介绍,该系列产品采用银烧结技术,相较于传统硅基IGBT功率模块具有更高功率密度、更高可靠性、更高工作结温、更低杂散电感、更低热阻等特性,综合性能达到国际先进水平,特别适合应用于新能源汽车。

追求更低损耗、更高可靠性、更高性价比是碳化硅功率器件行业的共同目标。为不断提升产品核心竞争力,基本半导体成功研发第三代650V、1200V系列碳化硅肖特基二极管,这是基本半导体系列标准封装碳化硅肖特基二极管家族中的新成员。相较于前两代二极管,基本半导体第三代碳化硅肖特基二极管在沿用6英寸晶圆工艺基础上,实现了更高的电流密度、更小的元胞尺寸、更强的浪涌能力。

现代尖端电力电子设备性能升级需要提升系统功率密度、使用更高的主开关频率。而现有硅基IGBT配合硅基FRD性能已无法完全满足要求,需要高性能与性价比兼具的主开关器件。为此,基本半导体首次正式发布一款新品:混合碳化硅分立器件。不同于全硅基IGBT+FRD,这款产品在以硅基IGBT作为核心开关器件的单管器件中,将器件中的续流二极管从硅基FRD换成了碳化硅肖特基二极管。

和巍巍介绍,第二代碳化硅二极管和混合型的器件,电流从2A、40A到50A的产品矩阵,可以应用在消费类电子、快充、家电、医疗设备和新能源汽车等领域,目前已经有一些客户开始小批量地测试。

碳化硅模块研发总监周福鸣指出,碳化硅的结构决定了低的开关损耗和很低的比导通阻,其优势是可以带来更高的功率密度。

和巍巍透露,基本半导体在无锡建设的汽车级的工业模块的产业基地目前已经通线开始试产。预计产能在明年可达到25万支,后续的二期和三期建设完成以后,预计在2025年可以达到150万支,为新能源汽车客户做更好的服务。