使用SiC技術攻克汽車挑戰(zhàn)

　　摘要 – 在未來幾年投入使用SiC技術來應對汽車電子技術挑戰(zhàn)是ECSEL JU 的WInSiC4AP項目所要達到的目標之一。ECSEL JU和ESI協(xié)同為該項目提供資金支持，實現具有重大經濟和社會影響的優(yōu)勢互補的研發(fā)活動。由DTSMNS(Distretto Tecnologico Sicilia Micro e Nano Sistemi)牽頭，20個項目合作方將在技術研究、制造工藝、封裝測試和應用方面展開為期36個月的開發(fā)合作。本文將討論本項目中與汽車相關的內容，重點介紹有關SiC技術和封裝的創(chuàng)新。

　　關鍵詞 - SiC，封裝，汽車，功率電子

　　Introduction

　　簡介

　　WInSiC4AP聯(lián)盟由來自4個歐盟國家(意大利、法國、德國和捷克共和國)的20個合作伙伴組成，包括大型企業(yè)、中小企業(yè)、大學和政府科研機構。在這種背景下，企業(yè)(汽車制造、航空電子設備、鐵路和國防)和垂直產業(yè)鏈(半導體供應商，電感器和電容器廠商)以及學術機構和研究實驗室將合作設計解決方案，解決技術難題，分享專有知識，同時也可能出現無法預料的結果。WInSiC4AP的核心目標是為高能效、高成本效益的目標應用開發(fā)可靠的技術模塊，以解決社會問題，克服歐洲在其已處于世界領先水平的細分市場以及汽車、航空電子、鐵路和國防領域所面臨的技術挑戰(zhàn)。WInSiC4AP方法是依靠產業(yè)垂直整合的優(yōu)勢，按照應用需求優(yōu)化技術，發(fā)展完整的生態(tài)系統(tǒng)，并將相關問題作為可靠性問題給予全面分析。在當今美日等國家正在發(fā)展碳化硅技術，新企業(yè)搶占市場的背景下，該項目將提升歐盟工業(yè)、一級和二級供應商以及產業(yè)鏈下游企業(yè)的競爭力。項目組將針對目標應用開發(fā)新的拓撲結構和架構，在實驗室層面模擬操作環(huán)境，推進目前急需的還是空白的技術、元器件和演示產品的研發(fā)工作，以縮小現有技術水平與技術規(guī)范的極高要求之間的差距。

　　在開始討論技術和開發(fā)目標前，先看一下圖1的電動汽車概念的簡單示意圖。在這種情況下，功率轉換系統(tǒng)和牽引電機所用的電子元器件是本項目的研究方向。

　　圖1：電動汽車工作原理示意圖[資料來源：卡塔尼亞大學演講文稿]

　　圖2是大家都熟悉的硅和寬帶隙材料(SiC，GaN)的比較圖。在開關頻率不是重點的汽車應用中，卓越的驅動性能和寬廣的工作溫度范圍讓SiC成為電動汽車設計者的首選功率器件。

　　圖2：Si、SiC和GaN的特性優(yōu)值比較[來源：YoleDéveloppement]

　　I. WInSiC4AP 的主要目標

　　A. 主要目標

　　WInSiC4AP致力于為高能效、高成本效益的目標應用開發(fā)可靠的技術模塊，以解決社會問題，并克服歐洲在其已處于世界領先水平的細分市場以及汽車、航空電子、鐵路和國防領域所面臨的技術挑戰(zhàn)。

　　B. 演示品

　　所有技術開發(fā)和目標應用的講解和展示都是使用含有本項目開發(fā)出來的SiC技術模塊和封裝的原型演示品：

　　汽車與鐵路：

　　1.PHEV(插電式混動汽車)或BEV(純電動汽車)車載充電器

　　2.HEV(混動汽車)、BEV和FC(燃料電池汽車)隔離式DC-DC轉換器

　　3. 鐵路機車智能功率開關(IPS-RA)

　　4. 航空級智能功率開關(IPS-AA)

　　納 / 微電網與航空電子：

　　5.用于納米/微電網V2G / V2H的高效雙向SiC功率轉換器

　　6.航空電子逆變器。

　　航空電子：

　　7. LiPo接口

　　8.引擎控制器 - 逆變器

　　該項目的實施分為三個主要階段：規(guī)范和用例定義，技術開發(fā)，原型演示品開發(fā)。