实现电流和控制信号分离，罗姆新型SiC封装模块助力实现更小型的xEV逆变器
2024-06-27 22
凭借高频、高压、高效、高耐温和低损耗的产品特性，目前第三代半导体SiC（碳化硅）器件已经成为各行业打造电气化方案的首选，进而可以实现更高的功率密度、可靠性和效率。根据市场调研机构Yole的统计数据，2023年全球SiC功率器件市场规模达19.72亿美元，近五年年均复合增长率达35.79%；在新能源汽车及光伏领域需求的带动下，全球SiC功率器件市场规模预计将会在2024年达到26.23亿美元。
为了更好地推动SiC产品研发落地和业务开展，全球知名半导体制造商罗姆（ROHM）推出了SiC品牌——EcoSiC™。罗姆工作人员表示，EcoSiC™是采用了因性能优于硅（Si）而在功率元器件领域备受关注的SiC的元器件品牌。从晶圆生产到制造工艺、封装和品质管理方法，罗姆一直在自主开发SiC产品升级所必需的技术，目前已经确立了SiC领域先进企业的地位。
EcoSiC™品牌
在解读EcoSiC™品牌设计时，罗姆工作人员称，EcoSiC™结合了“Eco”和“SiC”两个术语，象征着生态系统和卓越技术之间的联系。该设计集成了电路图案和六边形晶体结构，代表了SiC技术的精确性和创新性。这些要素突出了罗姆对提供先进和可持续解决方案的承诺。该品牌是罗姆“Power Eco Family（功率节能家族）”品牌理念的一部分，旨在最大限度地提高电子应用程序的效率和紧凑性，同时对环境做出积极贡献。
除了EcoSiC™，罗姆目前还拥有EcoGaN™，该公司还计划在未来的Eco系列添加高性能硅产品。
罗姆方面的数据显示，预计到该公司2025财年，全球SiC潜在市场规模将超过2,000亿日元，预计到2028财年将达到10,000亿日元。罗姆公司的目标是在2025财年取得1,100亿日元（约合7.6亿美元）的市场份额，在2027财年取得2,200亿日元（约合15.2亿美元）的市场份额。目前，罗姆在全球已经获得超过130家客户的SiC订单，预计到2027财年超过70%的订单来自欧洲和中国。
SiC市场预测
二合一 SiC封装模块
在宣布新品牌的同时，罗姆也推出了EcoSiC™品牌下的一款新品——二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”。
在xEV应用场景中，传统的xEV构成包括DC-DC、OBC、电池以及驱动单元（牵引逆变器、电机等），未来这些结构逐渐变为“多合一”，比如牵引逆变器、驱动用电机、减速器“三合一”而成的一体化结构。如下图所示，在牵引逆变器方面，目前用户可以采用三颗罗姆的二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”来构建。罗姆工作人员表示，未来公司也会开发六合一的SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”。“六合一的SiC封装型模块‘TRCDRIVE pack™’会配有散热器，将于2024年第二季度开始供应样品，相比以往的SiC壳体型模块，功率密度提升了1.3倍，有助于加快设计符合规格要求的牵引逆变器和产品阵容扩展。”
基于“二合一”和“六合一”的牵引逆变器设计
值得注意的是，TRCDRIVE pack™是牵引逆变器驱动用SiC封装型模块的专用商标，标有该商标的产品利用罗姆自有的结构，更大程度地扩大了散热面积，从而实现了紧凑型封装。就以二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”来说，这款模块通过创新的设计实现了更小的器件体积且无需焊接。
下图是二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”的真实产品图，可以非常明显地看到，和传统SiC模块不同，罗姆SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”体积更小，且模块顶部配备了“Press fit pin”方式的控制用信号引脚。
二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”
罗姆工作人员介绍称，创新的产品设计让二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”具有四大明显的优势：
·小型化：采用电流和控制信号分离的罗姆自有机构，相较于传统封装，实现了28%的器件体积下降；
·高功率密度：通过尽可能扩大主电流布线中的电流路径和采用双层布线结构，以及银烧结、高性能树脂（Tg>230℃）等领先工艺，实现了1.5倍业界超高的功率密度；
·减少安装工时：模块顶部配备了“Press fit pin”方式的控制用信号引脚，栅极驱动器电路板只需从顶部按下即可完成连接，无需焊接电路板，并克服了传统模块引脚公差难确认的问题；
·大量生产：二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”虽然是模块，但已经确定了类似于分立产品的量产体系，和普通SiC模块相比，量产效率提高了约30倍。
结语
EcoSiC™品牌的推出，体现出罗姆致力于从晶圆生产到制造工艺、封装到产品设计，全面引领全球SiC器件发展的决心。二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”很好地体现了罗姆EcoSiC™品牌的领先性。电子发烧友网报道（文/吴子鹏）
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