國內(nèi)碳化硅“先鋒”，基本半導(dǎo)體的碳化硅新布局有哪些？

基本半導(dǎo)體是國內(nèi)比較早涉及第三代半導(dǎo)體碳化硅功率器件研發(fā)的企業(yè)，率先推出了碳化硅肖特基二極管、碳化硅MOSFET等器件，為業(yè)界熟知，并得到廣泛應(yīng)用。在11月27日舉行的2021基本創(chuàng)新日活動中，基本半導(dǎo)體總經(jīng)理和巍巍博士發(fā)布了汽車級全碳化硅模塊、第三代碳化硅肖特基二極管、混合碳化硅分立器件三大系列碳化硅新品。至此基本半導(dǎo)體產(chǎn)品布局進一步完善，產(chǎn)品競爭力再度提升，將助力國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。基本半導(dǎo)體的碳化硅產(chǎn)品也受到了現(xiàn)場來自汽車、工業(yè)、消費等領(lǐng)域以及第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的多位業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注。

基本半導(dǎo)體汽車級全碳化硅功率模塊整體亮相

后疫情時代下，全球汽車產(chǎn)業(yè)普遍面臨“缺芯”難題，而以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體是支撐新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，在電機控制器、車載充電器、DC/DC變換器等關(guān)鍵部件中發(fā)揮重要的作用。

和巍巍表示，汽車級碳化硅功率模塊迎來了爆發(fā)，在特斯拉Model3、比亞迪漢、小鵬G9、蔚來ET7等車型上都搭載了碳化硅功率模塊。此次發(fā)布會上，基本半導(dǎo)體汽車級全碳化硅MOSFET功率模塊家族成員首次正式整體亮相，包括半橋MOSFET模塊Pcore?2、三相全橋MOSFET模塊Pcore?6、塑封單面散熱半橋MOSFET模塊Pcell?等。該系列產(chǎn)品采用銀燒結(jié)技術(shù)，相較于傳統(tǒng)硅基IGBT功率模塊具有更高功率密度、更高可靠性、更高工作結(jié)溫、更低寄生電感、更低熱阻等特性，綜合性能達到國際先進水平，特別適合應(yīng)用于新能源汽車。



汽車級全碳化硅三相全橋MOSFET模塊：Pcore?6

Pcore?6系列模塊是一款非常緊湊的功率模塊，專為混合動力和電動汽車提升效率應(yīng)用而設(shè)計，使用氮化硅AMB絕緣基板、用于直接流體的銅基PinFin基板、多信號監(jiān)控的感應(yīng)端子（焊接、壓接兼容）設(shè)計，具有低損耗、高阻斷電壓、低導(dǎo)通電阻、高電流密度、高可靠性（高于AQG-324參考標(biāo)準(zhǔn)）等特點。



汽車級全碳化硅塑封單面散熱半橋MOSFET模塊：Pcell?

Pcell?系列模塊采用基本半導(dǎo)體設(shè)計的獨有封裝形式，采用銀燒結(jié)和DTS技術(shù)，大大提升了模塊的功率密度，讓碳化硅材料特性得以充分發(fā)揮，使得產(chǎn)品具有高功率密度、低雜散電感(小于5nH)、高阻斷電壓、低導(dǎo)通電阻（小于2mΩ）、結(jié)溫高達175℃等特點，非常適合于高效、高功率密度應(yīng)用領(lǐng)域。



汽車級全碳化硅半橋MOSFET模塊：Pcore?2

Pcore?2系列模塊具有低開關(guān)損耗、可高速開關(guān)、降低溫度依賴性、高可靠性（高于AQG-324參考標(biāo)準(zhǔn)）等特點，結(jié)溫可達175℃，與傳統(tǒng)硅基模塊具有相同的封裝尺寸，可在一定程度上代替相同封裝的IGBT模塊，從而有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高工作效率。

第三代碳化硅肖特基二極管

基本半導(dǎo)體的碳化硅肖特基二極管也從第一代持續(xù)演進到第三代，主要工藝特點在于襯底減薄和元胞尺寸縮小。據(jù)介紹，基本半導(dǎo)體的第三代650V、1200V系列碳化硅肖特基二極管，相較于前兩代二極管，在延用6英寸晶圓工藝基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了更高的電流密度、更小的元胞尺寸、更強的浪涌能力。



具體表現(xiàn)為，更高電流密度、更低QC：第三代二極管具有更高電流密度、更低QC，使其在真實應(yīng)用環(huán)境中開關(guān)損耗更低。

更強浪涌能力：通過工藝及設(shè)計迭代優(yōu)化，第三代二極管實現(xiàn)了更高的浪涌能力。

更低成本：更高的電流密度帶來更小的芯片面積，使得器件成本較前兩代二極管進一步降低。

更高產(chǎn)量：使用6英寸晶圓平臺，單片晶圓產(chǎn)出提升至4英寸平臺產(chǎn)出2倍以上。

混合碳化硅分立器件

現(xiàn)代尖端電力電子設(shè)備性能升級需要提升系統(tǒng)功率密度、使用更高的主開關(guān)頻率。而現(xiàn)有硅基IGBT配合硅基FRD性能已無法完全滿足要求，需要高性能與性價比兼具的主開關(guān)器件。
為此，基本半導(dǎo)體首次正式發(fā)布一款新品：混合碳化硅分立器件。不同于全硅基IGBT+FRD，這款產(chǎn)品在以硅基IGBT作為核心開關(guān)器件的單管器件中，將器件中的續(xù)流二極管從硅基FRD換成了碳化硅肖特基二極管。



由于肖特基二極管沒有雙極型硅基高壓FRD的反向恢復(fù)行為，Hybrid SiC Discrete Device的開關(guān)損耗獲得了極大地降低。根據(jù)測試數(shù)據(jù)顯示，這款混合碳化硅分立器件的開通損耗比硅基IGBT的開通損耗降低約32.9%，總開關(guān)損耗比硅基IGBT的開關(guān)損耗降低約22.4%。

基本半導(dǎo)體Hybrid SiC Discrete Device可應(yīng)用于對功率密度提升有需求，同時更強調(diào)性價比的電源應(yīng)用領(lǐng)域，如車載電源、車載空調(diào)控制器以及其他高效電源等。

此外，基本半導(dǎo)體技術(shù)專家分別介紹了公司在碳化硅MOSFET、碳化硅功率模塊、碳化硅驅(qū)動以及功率半導(dǎo)體可靠性測試關(guān)鍵項目的領(lǐng)先技術(shù)和經(jīng)驗。

作為一家碳化硅功率半導(dǎo)體IDM企業(yè)，基本半導(dǎo)體近幾年也大力拓展產(chǎn)品產(chǎn)能，據(jù)介紹基本半導(dǎo)體（無錫）汽車級功率模塊產(chǎn)業(yè)基地，總投資約10億元，總面積12000平方米，于2021年3月開工，目前已通線試產(chǎn)中，2022年產(chǎn)能25萬只，2025年預(yù)計達到150萬只。未來碳化硅功率器件在新能源汽車、新能源發(fā)電、軌道交通、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、智能電網(wǎng)等有著廣泛的應(yīng)用?；景雽?dǎo)體的產(chǎn)能建設(shè)將有望迎接這些應(yīng)用市場的爆發(fā)機遇。