2020年1月10-12日，以"把握情勢聚集轉(zhuǎn)行引領(lǐng)創(chuàng)新"為專題,由華夏電動車子百人會精心策劃第六屆年度論壇--華夏電動車子百人會論壇(2020)在北京釣魚臺國賓館正規(guī)舉辦，會議接著秉持"傳導(dǎo)權(quán)威消息、廣大開展討論、推進溝通合作"的指標，試圖幫助業(yè)界人員整理剖析資產(chǎn)情勢，研究及回應(yīng)資產(chǎn)關(guān)切的難題，尋覓往后3-5年資產(chǎn)調(diào)度的方向及路徑。

　　論壇現(xiàn)場，中車時期電動車子股份局限企業(yè)首席行家伍理勛發(fā)表了專題演講。

　　之下為伍理勛老師的演講實錄：

中車時期電動車子股份局限企業(yè)首席行家伍理勛

　　大伙好!咱今日闡述一下對車規(guī)級功率半導(dǎo)體器件的認識和了解。

　　最重要的從之下四個方面：

　　電動車子起首是電動化，功率半導(dǎo)體是車子電動化最焦點的器件，咱們說是電動車子之芯，是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的最焦點的部件。以一種車為例，一種撤一輛操控器，用一種六單元的IGBT會用到36個芯片、240個元胞，是一種大的集成器件。咱們談功率半導(dǎo)體的時刻都會說到芯片和模塊，下方的報告思路也是依照芯片和模塊這種思路來報告的。

　　從IGBT芯片進行現(xiàn)狀和進行進程可行瞧出來，通過屢次技藝迭代今后，從平面柵、構(gòu)槽柵、到精細構(gòu)槽柵到逆導(dǎo)結(jié)，功能全在不斷提高和進行進程中。日前咱們見到這幾個公司相干產(chǎn)物代次的關(guān)于關(guān)連，這此中包括中車的產(chǎn)物。

　　除了IGBT以外，此刻碳化硅也是日前產(chǎn)業(yè)探討的熱點，國家內(nèi)部外全在做相干的技藝探討，咱們與海外的技藝仍是有代的差異的，包括Cree曾經(jīng)到第三代，華夏仍是第一代的水準。資產(chǎn)體制方面，海外6英寸、8英寸，華夏可能還在4英寸的水準。芯片以外便是模塊。模塊便是把芯片封裝成一種部件，此刻咱們在車規(guī)級的線上可行見到大概有三種模塊方式：第一個準則模塊，第二種是分離機械加雙面冷卻，第三種是集成化組件，都有少許相干的車企或許零部件企業(yè)都有相應(yīng)的方案。

　　準則模塊。咱們看多相比有代表性的便是英飛凌，富士，國家內(nèi)部中車也有相應(yīng)的產(chǎn)物，最重要的特征便是Pin—Fin構(gòu)造等。日前的水準單模塊可行做到100多千瓦的水準。此外一種模塊技藝路線便是雙面冷卻技藝路線，最重要的是可行下降熱阻，比平凡的產(chǎn)業(yè)級模塊熱阻低30%到50%，平面封裝方式可行下降雜散參數(shù)、提升可靠性，下方的圖展現(xiàn)了雙面冷卻模塊進行的技藝路線。

　　碳化硅的封裝方式，日前大概兩種，一種是準則的TO封裝，另有便是相似于IGBT的封裝方式，TO封裝和準則模塊封裝各有優(yōu)缺點，這邊容易列了一下，況且可行見到最重要的的半導(dǎo)體廠商都曾經(jīng)公布了碳化硅器件，包括中車。各式功率半導(dǎo)體器在車子范疇的利用咱們列了一張表，營運車、乘用車、車載便流器可能有不同的利用請求。例如說營運車，多數(shù)日前為止仍是平板散熱這類形式，乘用車雙面冷卻和Pin—Fin是最重要的的技藝路線，電源產(chǎn)物可能更多是TO封裝這類方式，未來咱們以為碳化硅、高效散熱、集成化是未來最重要的的技藝路線和方向。

　　此刻車規(guī)級器件另有好多技藝難點須要咱們攻克。起首芯片方位，車對芯片的請求，咱們綜合有之下三個方面：更低本錢、更高功率密度、更高事業(yè)結(jié)溫，由于這是車的利用環(huán)境所打算的。

　　圍繞解決本錢的難題，最重要的思路是把晶圓做到，從4英寸、6英寸，到8英寸、到12英寸，皆是下降本錢的伎倆。大大小晶圓可行提高產(chǎn)物的絕對性，以8英寸、12英寸為例，單片數(shù)量會增添125%。為了提升功率密度，起首是芯片功能的提高，到此刻電流能力從最早的200安培/平方cm，此刻可行到350，未來可行到500。圍繞提升功率密度另有一個方法，精細溝槽刪技藝做到亞微米級今后，損失進一步下降，也是提升功率的有用伎倆。另有把晶圓做薄，越薄熱阻越低、損失越低，從85uM降到65uM，損失可行下降20%。

　　把芯片集成也可行提供功率密度，通常曉得一種IGBT都會有個二極管，咱們把二極管和IGBT聯(lián)合在一同，叫逆導(dǎo)IGBT，還把傳感也聯(lián)合在一同，可行下降損失、提升功率密度，同一時間也可行提升芯片的智能化水平。

　　為了提升IGBT的環(huán)境適應(yīng)性，提升事業(yè)溫度也是必需解決的難題，提升溫度的適應(yīng)性最重要的兩個方案，一種是采納新款的末端資料，此外一種是采納新款器件。

　　模塊進行速度比芯片的進行速度慢少許，最重要的面對少許難題，咱們列了兩個方面：“電感—熱組”邊界效應(yīng)的設(shè)置難題，另有熱功率密度提高帶來的可靠性難題。針對這點難題咱們也提議了少許解決方案：第一，機電的設(shè)置，最重要的解決難題是下降熱組，同一時間把參數(shù)進一步改良。第二，讓芯片的靜態(tài)、動態(tài)的均流性進一步提高，讓溫度分布愈加勻稱。

　　此外，提升功率密度帶來的可靠性難題，最重要的表現(xiàn)在三個方面：芯片正面的互聯(lián)線、綁定線的可靠性，另有芯片背面焊合的可靠性，另有資料的適應(yīng)性難題。針對第一種難題，綁定性的可靠性，咱們此刻最重要的解決方案是采納平面鍵合的方案，可行有用的提升接連端子互聯(lián)的可靠性。另有一種方案是正面金屬化，經(jīng)過燒結(jié)技藝提升焊合的可靠性，咱們有個數(shù)據(jù)可行讓熱重復(fù)生命提升60多萬次的水準，準則3萬次就能。另有一種提升可靠性的方案柔性互聯(lián)技藝，可行提升端子的可靠性。另有一種方案是銀/銅燒結(jié)技藝，可行把熱組下降25%，可靠性可行成倍提高。

　　提升IGBT環(huán)境適應(yīng)性的四個方面，在灌封資料、導(dǎo)熱硅子全在做相應(yīng)溫度的提高，能耐遭到175度的環(huán)境請求。

　　此外一種提升可靠性的方案，提升散熱功能。此刻普及采納的方案便是之下兩種，一種是干脆水冷，此外一種便是雙面散熱技藝，都可行下降熱組、提升產(chǎn)物的可靠性。

　　除了芯片、模塊的少許難點以外，在國家內(nèi)部資產(chǎn)化方面也面對少許難題。起首是少許生產(chǎn)設(shè)施、要害資料最重要的依托進口，此外是能人的短缺也是制約技藝進步的一種要緊方面。

　　下一代IGBT進行趨向，咱們最重要的談之下幾個方面。

　　第一，超結(jié)技藝。超結(jié)IGBT技藝可行比慣例IGBT技藝在損失方面進一步下降，同一時間可行提升MOSFET的耐壓功能。

　　第二，新款半導(dǎo)體技藝，此中最最重要的的便是碳化硅的技藝，可行使體系全在高溫、高效、快速下運轉(zhuǎn)，可行進一步改良體系設(shè)置參數(shù)。

　　第三，氮化鉀，可是氮化鉀這種外延生成的方式不容易大電流，變流器功仍是更多運用碳化硅。

　　第四，硅基IGBT和SIC MOSFET聯(lián)合在一同的功率半導(dǎo)體技藝，理論上可行事業(yè)在更高的頻次，況且損失還低。

　　前面說到產(chǎn)業(yè)的概況，仍是把中車的概況給大伙做一種簡要報告。

　　中車IGBT探討有十好幾年的歷史，可是半導(dǎo)體的探討有幾十年的歷史。車子級IGBT探討是從2010年最初的，經(jīng)過這幾年研發(fā)曾經(jīng)公布了好多利用于車子的IGBT。芯片能力從2008年并購Dynex最初曾經(jīng)到了第六代。模塊封裝方面，咱們也做了多個方式，滿足不同環(huán)境的請求，包括半橋、全橋的模塊都有，也有相應(yīng)的雙面冷卻模塊，第一大電流可行做到1000安培。產(chǎn)物型譜內(nèi)部，涵蓋了30千瓦到200千瓦的產(chǎn)物要求。

　　此刻最重要的講幾個典范的產(chǎn)物：這種里面叫S2模塊，可行開發(fā)出滿足50多千瓦到70千瓦的功率級別，用于A級車之下的乘用車產(chǎn)物，這是咱們相應(yīng)的IGBT和相應(yīng)產(chǎn)物的實物圖。另有一種是S3(+)模塊，可行做到150千瓦到200千瓦的水準。營運車范疇咱們也公布了1200V、600A的M1模塊和HPD模塊，用于了相應(yīng)的車型。日前為止咱們?nèi)�部這點產(chǎn)物市面子上能夠運用的數(shù)量，在咱們里面配套數(shù)量超越5萬支IGBT。

　　在碳化硅探討方面，咱們承受了國度的一種名目，此刻曾經(jīng)開發(fā)出1200V、400A的模塊，同一時間開發(fā)出功率密度曾經(jīng)做到30.8千瓦的水準，這是咱們中期審查的實質(zhì)概況。

　　總的來講，新燃料車子對IGBT的要求是與時俱進的，在不斷地提高，對功率密度、可靠性、本錢方面都提議越來越高的請求。咱們以為IGBT仍是有差不多長的壽命周期，同一時間碳化硅進行速度可能會高于預(yù)期。依靠咱們?nèi)A夏新燃料車子大的平臺，咱們以為經(jīng)過產(chǎn)業(yè)的一同努力，IGBT技藝從跟隨到領(lǐng)跑這類跨越，應(yīng)當在大伙努力下即日可待。

　　謝謝大伙!