實現(xiàn)SiC器件與高速電機、電控系統(tǒng)的全方位優(yōu)化、匹配

比利時·蒙 - 圣吉貝爾和中國·武漢 – 2020年3月30日 – 各行業(yè)所需高溫半導體解決方案的領導者CISSOID日前宣布：公司已與華中科技大學電氣與電子工程學院達成深度戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將攜手研發(fā)針對碳化硅（SiC）功率電子應用的全方位優(yōu)化、匹配的電機和電控系統(tǒng)，以充分發(fā)揮SiC器件的高頻、高壓、高溫、高效率、高功率密度等性能優(yōu)勢，更好地滿足工業(yè)和新能源汽車應用的廣泛需求。

近年來，為了追求更高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度，在工業(yè)和新能源汽車等領域，系統(tǒng)設計師們逐步開始采用SiC器件替代傳統(tǒng)的、基于硅（Si）工藝的IGBT器件。然而，這種替代目前仍然處于早期階段，在大部分應用中，包括SiC功率模塊及電力驅(qū)動總成，依然在借用原有的、繼承自IGBT部件的構(gòu)型設計。例如，在新能源汽車電驅(qū)動系統(tǒng)中使用SiC MOSFET時，多數(shù)方案仍在沿用IGBT功率模塊的封裝形式，以及沿用較大體積的總線電容、水冷系統(tǒng)；在動力輸出方面，則沿用了適配IGBT較低開關(guān)頻率的低速電機和變速箱（特斯拉的Model 3型新能源汽車甚至釆用了分立器件封裝形式，而不是整合的功率模塊封裝）。這些情況，顯然束縛了整個動力驅(qū)動總成效率的提升，影響了SiC MOSFET性能優(yōu)勢的充分發(fā)揮。

為了解除這些束縛，使得SiC功率器件能夠充分發(fā)揮其卓越的性能優(yōu)勢（高頻、高壓、高溫、高效率和高功率密度），有必要將SiC功率模塊與電機、電控系統(tǒng)進行全方位的匹配，以使整個動力驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的優(yōu)化。此次CISSOID與華中科技大學電氣與電子工程學院的強強聯(lián)手，正是要發(fā)揮合作雙方各自的優(yōu)勢能力，開展前沿技術(shù)的研究開發(fā)。合作的重點包括：

• 研發(fā)適用于SiC較高開關(guān)頻率的小型高速電機，及對應的變速箱；
• 研發(fā)匹配SiC特點的小型、耐高溫的功率模塊封裝，并在模塊內(nèi)部芯片布局的設計上，努力減小模塊自身的寄生電感；
• 釆用CISSOID的耐高溫門級驅(qū)動IC設計SiC 功率驅(qū)動方案，并合理布局，盡可能縮小SiC驅(qū)動與功率模塊之間的安裝距離，以求實現(xiàn)驅(qū)動回路的寄生電感最小化；
• 從整機規(guī)劃入手，采用較小的總線電容和冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)智能功率模塊、控制器、總線電容和冷卻系統(tǒng)的高整合度，實現(xiàn)小型化，顯著提高動力總成的轉(zhuǎn)換效率和能量密度。

“無論是在研究還是在實際工業(yè)應用中，業(yè)界一直都在追求電機和電氣的完美整合。如今，工業(yè)和新能源汽車技術(shù)正在快速發(fā)展，大規(guī)模的電機和電氣應用將牽引、推動這一追求達到極致。”華中科技大學電氣與電子工程學院孔武斌副教授表示?！澳壳埃诟呖煽啃許iC器件的應用在匹配電機的電氣設計方面已有很大改善；但業(yè)界原有的、基于硅器件的門級驅(qū)動，可靠性等方面還相對較弱，這已成為了實現(xiàn)高水平應用的瓶頸。CISSOID的高溫半導體芯片和封裝技術(shù)，及其在石油、航空航天等高端應用領域所積累的高可靠系統(tǒng)設計經(jīng)驗，將極大地幫助我們實現(xiàn)完美的電機和電氣一體化設計，滿足未來工業(yè)及新能源汽車領域的更高需求?！?/p>

“我們很高興能與華中科技大學電氣與電子工程學院展開合作；該學院是中國一流的科研機構(gòu)，擁有完備的科研創(chuàng)新平臺，承擔了多批國家重要研究項目，并持續(xù)推動電機與電氣技術(shù)向前發(fā)展，以及在工業(yè)、汽車及航空航天領域進行廣泛應用。此次雙方開展研發(fā)合作，將會針對SiC功率電子應用，開發(fā)出完全匹配、且經(jīng)過全方位優(yōu)化的電機和電控系統(tǒng)，旨在為工業(yè)應用，特別是新能源汽車應用提供更為優(yōu)秀的產(chǎn)品?！盋ISSOID首席執(zhí)行官Dave Hutton先生表示?！癈ISSOID一直都十分注重與中國半導體產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，我們已經(jīng)融入了來自中國的投資，并已在芯片制造、封裝測試等方面與中國公司進行了廣泛的合作。此次與中國的一流科研機構(gòu)合作，則進一步凸顯了CISSOID力求廣泛融入中國半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的戰(zhàn)略?！?/p>

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，繼2018年之后，2019年中國新能源汽車產(chǎn)銷量再次雙雙突破120萬輛，分別為124.2萬輛和120.6萬輛。新能源汽車的發(fā)展持續(xù)處于高位，使得SiC功率器件得到了越來越多的重視和應用。但是，隨著功率半導體的平均結(jié)溫不斷上升，在大量應用SiC功率器件的同時，如何通過耐高溫驅(qū)動器提供良好配合，就變得異常重要。此次CISSOID公司和華中科技大學電氣與電子工程學院開展合作，正是要利用業(yè)界領先的耐高溫驅(qū)動器件，為SiC功率組件提供支持，實現(xiàn)電機與電控系統(tǒng)的完美匹配和全面優(yōu)化，進而獲得最佳的效率和功率密度。未來，合作雙方將攜手推出高可靠性的解決方案，包括高質(zhì)量的、優(yōu)化的SiC智能功率模塊（IPM）和擁有最佳匹配性能的電機、電控系統(tǒng)參考設計，以助力中國工業(yè)和新能源汽車領域加速發(fā)展。