使用SiC技術攻克汽車挑戰

　　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是ECSEL JU 的WInSiC4AP項目所要達到的目標之一。ECSEL JU和ESI協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勢互補的研發活動。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技術和封裝的創新。

　　關鍵詞 - SiC，封裝，汽車，功率電子

　　Introduction

　　簡介

　　WInSiC4AP聯盟由來自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、中小企業、大學和政府科研機構。在這種背景下，企業(汽車制造、航空電子設備、鐵路和國防)和垂直產業鏈(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。WInSiC4AP方法是依靠產業垂直整合的優勢，按照應用需求優化技術，發展完整的生態系統，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展碳化硅技術，新企業搶占市場的背景下，該項目將提升歐盟工業、一級和二級供應商以及產業鏈下游企業的競爭力。項目組將針對目標應用開發新的拓撲結構和架構，在實驗室層面模擬操作環境，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工作，以縮小現有技術水平與技術規范的極高要求之間的差距。

　　在開始討論技術和開發目標前，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。

　　B. 演示品

　　所有技術開發和目標應用的講解和展示都是使用含有本項目開發出來的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：規范和用例定義，技術開發，原型演示品開發。