8月29日,上海PCIM Asia展臺上,羅姆半導體展出車載SiC功率模塊的應用新案例、在研新技術以及擴產新情況。
應用新案例:從電動壓縮機到主驅逆變器
從現場展示的案例來看,羅姆SiC功率元器件及模塊已擴展應用于電動汽車的逆變器、電動壓縮機等部件中。這些部件對能效提升都有著較為迫切的需求。
案例一,海姆??芐iC功率模塊,應用于吉利多種車型
海姆??剖钦<瘓F與羅姆半導體的合資公司,于2021年12月份注冊成立。其中正海集團出資80%,羅姆出資20%。海姆??埔蚤_展適用于新能源汽車的功率模塊業(yè)務為目的,開展基于碳化硅功率芯片的功率模塊的開發(fā)、設計、制造、銷售及相關業(yè)務。它將通過正海集團旗下公司的逆變器技術、模塊開發(fā)技術與羅姆的模塊生產技術,先進的碳化硅芯片技術相融合,開發(fā)高效率的功率模塊。
而吉利與羅姆的合作由來已久。自2021年開始,雙方締結以碳化硅為核心的戰(zhàn)略合作伙伴關系。吉利將利用羅姆以碳化硅為核心的先進功率解決方案,開發(fā)高效電控系統和車載充電系統,以延長電動汽車的續(xù)航里程,降低電池成本并縮短充電時間。
案例二,華域三電電動壓縮機HB模塊
羅姆在功率元器件上一直貫徹著垂直整合型生產體系,SiC亦是如此,從襯底、外延、晶圓到封裝均有布局。這也使羅姆的供應更加多元化。
華域三電和羅姆自2018年開展技術交流以來,雙方在采用IGBT等先進功率元器件的車載應用產品開發(fā)方面建立了合作關系。經過兩年多的技術交流,采用了羅姆IGBT功率元器件以及周邊部件的電動壓縮機于2020年10月成功投入量產。2021年1月,雙方成立了“技術聯合實驗室”,合作關系進一步得以加強。
我們看到基本半導體、臻驅科技、蘇州悉智科技的應用于逆變器的SiC功率模塊同樣出現在展臺上。
據羅姆官網消息,也可以看到,緯湃科技、賽米控丹佛斯、馬自達、今仙電機、芯馳科技、Lucid等先后與羅姆就SiC功率芯片和模塊達成合作。
SiC產品進展:擴大封裝組合
羅姆特別介紹了其在研的內置第4代SiC MOSFET HSDIP20 SiC模塊,擴大封裝組合。
羅姆稱,新型模制SiC功率模塊備有不同RDS(on)的750V和1200V器件?!癏SDIP”具 有H橋(4in1)和三相全橋(6in1)配置,內置隔離功能,確保了應用的緊湊性。HSDIP20模塊將基本電路集成在1個封裝中,相比TO-247,體積縮減了34%,實現小型化。
2021年,羅姆發(fā)布第4代溝槽SiC MOSFET,未來將實現8英寸SiC襯底的量產,到2024年將推出全SiC牽引功率模塊產品。
2021年推出的第4代SiC MOSFET改善了短路耐受時間,并實現了業(yè)界超低的導通電阻。在車載逆變器中采用該產品時,與使用IGBT時相比,電耗可以減少6%(按國際標準“WLTC燃料消耗量測試”計算),非常有助于延長電動汽車的續(xù)航里程。
據了解,上汽大眾與臻驅科技聯合開發(fā)的首款基于SiC技術的 “三合一”電橋、日立安斯泰莫用于其純電動汽車的逆變器,均已采用羅姆第4代SiC MOSFET,充分發(fā)揮了SiC器件的性能優(yōu)勢。
另外,羅姆專為xEV牽引逆變器應用而設計了內置絕緣元件的柵極驅動器,“BM611x系列”,這是一款3.75kV隔離、AEC-Q100認證的柵極驅動器。其中,“BM6112FV-C”專為高功率IGBT和SiC應用而設計,柵極驅動電流20A。
產能新進展:10年35倍
羅姆今年最令人震驚的地方在于產能的極速擴建。
到2030財年,羅姆計劃將SiC產能提升至2021財年的35倍。
就在7月份,羅姆官宣與Solar Frontier Co., Ltd.就收購該公司原國富工廠資產事宜達成基本協議。收購計劃于2023年10月完成。該工廠占地面積約400,000m2,建筑面積約230,000m2,其中約115,000m2規(guī)劃主要用于生產SiC。
此后 國富工廠將成為羅姆SiC的四大生產基地之一 。
另外三大晶圓廠分別為阿波羅筑后工廠、LAPIS宮崎工廠、阿波羅筑后新建工廠。其中宮崎工廠從2021年開始批量生產第四代SiC MOSFET。阿波羅筑后新建工廠自2022年12月份開始批量生產,并且正在引入可將6英寸晶圓轉換為8英寸晶圓的制造設備。
羅姆曾表示,成本一直是限制碳化硅大規(guī)模應用的因素之一。要解決成本問題,一是提升逆變器效率,從整體上降低成本。二是規(guī)模效應,通過量產效應提高價格競爭力。羅姆正在從這兩個方面著手,解決碳化硅的成本問題。