在牽引逆變器用全SiC模塊上 羅姆這個(gè)創(chuàng)意很吸睛

回顧電動(dòng)車的發(fā)展歷程，早期其核心部件主要依賴硅基器件。但近年來，隨著SiC工藝的不斷革新與性價(jià)比的持續(xù)提升，其應(yīng)用已從旗艦車型擴(kuò)展至更多中低端低壓平臺(tái)。2021年后，純電動(dòng)車中牽引逆變器使用的電流值在300A～600A之間的占比已達(dá)73%，其中300A以上的大電流和400V以上的高耐壓區(qū)需采用全SiC模塊。在電動(dòng)車的各類SiC器件中，全SiC模塊的占比超90%，主要應(yīng)用于牽引逆變器。

面向主機(jī)牽引逆變器，滿足300A以上大電流和400V以上高耐壓區(qū)的全SiC模塊在市場上占據(jù)重要地位。然而，長期關(guān)注電動(dòng)汽車領(lǐng)域的羅姆公司在此前一直缺乏具有競爭力的產(chǎn)品。不過，該公司近期成功開發(fā)出了面向300kW以下電動(dòng)汽車用牽引逆變器的全SiC模塊TRCDRIVE pack?。據(jù)羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司技術(shù)中心高級(jí)經(jīng)理蘇勇錦介紹，“TRCDRIVE pack?”是羅姆的注冊商標(biāo)，其中TRC代表牽引，DRIVE代表驅(qū)動(dòng)。

電動(dòng)車電力系統(tǒng)主要由OBC、DC-DC以及驅(qū)動(dòng)單元（包括牽引逆變器、電機(jī)等）組成。驅(qū)動(dòng)單元大致可分為三合一、單獨(dú)電控以及多合一等類型。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的核心在于功率器件，如IGBT和SiC，它們負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于電機(jī)通常設(shè)計(jì)為三相，因此在實(shí)際應(yīng)用中需處理六個(gè)橋臂。在電控設(shè)計(jì)中，多數(shù)廠家會(huì)選擇將其中一個(gè)橋臂的兩個(gè)MOSFET集成在一個(gè)模塊中，形成二合一模塊，也有將六個(gè)MOSFET全部集成在一個(gè)模塊中的六合一設(shè)計(jì)。TRCDRIVE pack?即采用二合一模塊設(shè)計(jì)。此外，目前SiC模塊主要分為灌膠和塑封兩種，TRCDRIVE pack?屬于塑封模塊。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一直以來，SiC功率器件都面臨著難以同時(shí)減小尺寸并降低損耗的難題。TRCDRIVE pack?通過采用羅姆首創(chuàng)的“press fit pin”與塑封模塊工藝，成功實(shí)現(xiàn)了尺寸減小和損耗降低的雙重目標(biāo)。該模塊將頂部信號(hào)引腳做得更小，優(yōu)化了公差，相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，模塊尺寸減小了28%。同時(shí)，由于信號(hào)引腳位于模塊頂部，只需從頂部按壓柵極驅(qū)動(dòng)器電路板即可完成連接，有助于減少安裝工時(shí)。此外，模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)了良好的均流路徑，實(shí)現(xiàn)了主電流和控制信號(hào)的分離。

TRCDRIVE pack?模塊具備高功率密度特性，功率密度是傳統(tǒng)產(chǎn)品的1.5倍左右。在相同面積下，普通產(chǎn)品輸出300A電流，而TRCDRIVE pack可以輸出450A電流，對整機(jī)電控出流能力有很大提升。該模塊通過使用Cu Clip布線和獨(dú)特的3D clip設(shè)計(jì)，擴(kuò)大了主電流布線中的電流路徑，降低了電感值（5.7nH），從而降低了開關(guān)損耗。同時(shí)，模塊的功率端子也得到優(yōu)化，更加適應(yīng)客戶實(shí)際應(yīng)用需求。此外，產(chǎn)品選用耐高溫、高性能的樹脂，有效解決了客戶面臨的高溫問題。

羅姆已經(jīng)為TRCDRIVE pack?模塊確立了類似于分立產(chǎn)品的量產(chǎn)體系，與以往普通的SiC殼體型模塊相比，產(chǎn)能提高了約30倍。由于采用塑封設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝更簡單，從成本控制和批量生產(chǎn)的角度來說，具有顯著優(yōu)勢。

TRCDRIVE pack?涵蓋兩個(gè)耐壓級(jí)別（750V和1200V）以及大小兩種尺寸，以適應(yīng)不同的功率需求。小型模塊適用于普通轎車，而大型模塊則適用于需要更高輸出功率的車型，如超跑和SUV，其最大輸出電流可達(dá)700A以上。該模塊采用銀燒結(jié)工藝連接底部散熱板，以降低熱阻、提升出流能力和整機(jī)散熱性能。為滿足不同客戶需求，羅姆提供了豐富的產(chǎn)品陣容。此外，為方便客戶評(píng)估和前期研發(fā)，羅姆還推出了包含TRCDRIVE pack?和驅(qū)動(dòng)板的評(píng)估套件。驅(qū)動(dòng)板上使用了羅姆自有的高性能磁隔離驅(qū)動(dòng)芯片，且水道和電容器均經(jīng)過專門定制，設(shè)計(jì)緊湊，可為客戶提供極大的前期研究便利性。此評(píng)估套件計(jì)劃于第三季度推出。

市場目標(biāo)

電動(dòng)車市場一直是羅姆的SiC業(yè)務(wù)最大的應(yīng)用市場，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，除了SiC功率器件，羅姆還致力于提供周邊的配套器件，如用于驅(qū)動(dòng)SiC的隔離柵極驅(qū)動(dòng)IC、電源管理IC，以及電流檢測的電阻、二三極管等。其負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET的隔離柵極驅(qū)動(dòng)IC采用了羅姆獨(dú)創(chuàng)的無磁芯變壓器隔離技術(shù)，并集成了電源、溫度監(jiān)控、保護(hù)電路等，展現(xiàn)了其在模擬器件領(lǐng)域的深厚積累。

目前，羅姆在全球面向牽引逆變器的隔離柵極驅(qū)動(dòng)器市場中位居首位，在磁隔離式+容量式隔離柵極驅(qū)動(dòng)器全球市場中占據(jù)60%份額。隨著馬來西亞工廠新廠房的建設(shè)和預(yù)計(jì)的年內(nèi)量產(chǎn)，羅姆將滿足更多出貨需求。

目前，TRCDRIVE pack?共有4款產(chǎn)品，包括750V的2個(gè)型號(hào)（BSTxxxD08P4A1x4）和1200V的2個(gè)型號(hào)（BSTxxxD12P4A1x1）。羅姆計(jì)劃在2024年內(nèi)開發(fā)出封裝尺寸（Small / Large）和安裝模式（TIM：heat dissipation sheet / Ag Sinter）不同的共12款產(chǎn)品。此外，目前羅姆正在開發(fā)六合一Sic封裝型模塊產(chǎn)品，為了最大化該產(chǎn)品性能，重新設(shè)計(jì)了水道、散熱板、電容等組件，在保持pin to pin的模塊形態(tài)基礎(chǔ)上，其功率密度可達(dá)到原來的約1.3倍。

值得注意的是，TRCDRIVE pack?模塊是羅姆最新發(fā)布的EcoSiC?品牌下的產(chǎn)品。EcoSiC?品牌名稱由兩部分組成：“Eco”寓意“環(huán)保、生態(tài)”，強(qiáng)調(diào)品牌的環(huán)保理念；而“SiC”作為羅姆的重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)品之一，代表了品牌在SiC技術(shù)領(lǐng)域的專注與投入。品牌中的“E”不僅代表地球和元器件，其藍(lán)色底色還象征著羅姆對未來技術(shù)創(chuàng)新的追求和對環(huán)保的堅(jiān)定承諾。尤其特別的是，其“SiC”中的“i”上的點(diǎn)被設(shè)計(jì)為六角形，與當(dāng)前主流的6HSiC SiC器件的六邊形結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，體現(xiàn)了品牌與技術(shù)的緊密結(jié)合。

羅姆期望EcoSiC?品牌能夠引領(lǐng)SiC技術(shù)朝著更加創(chuàng)新、環(huán)保和生態(tài)的方向發(fā)展。在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品戰(zhàn)略上，羅姆投入了大量資源，已獲得的pipeline總額已達(dá)1萬億日元?；谑袌鲂枨?、產(chǎn)品競爭力以及已獲取的具體訂單數(shù)量，羅姆設(shè)定了明確的銷售業(yè)務(wù)目標(biāo)：計(jì)劃在2025財(cái)年在SiC板塊實(shí)現(xiàn)1100億日元的銷售額，并在2027財(cái)年提升至2200億日元。目前，統(tǒng)計(jì)到2027年量產(chǎn)的所有項(xiàng)目，羅姆已經(jīng)在全球范圍內(nèi)獲得130家以上的design-win。