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實現SiC器件與高速電機、電控系統的全方位優化、匹配，追求最佳效率、功率密度及可靠性，滿足工業和新能源汽車應用的更高需求

2020-03-30 15:19:35 CISSOID

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比利時·蒙 - 圣吉貝爾和中國·武漢 – 2020年3月30日 – 各行業所需高溫半導體解決方案的領導者CISSOID日前宣布：公司已與華中科技大學電氣與電子工程學院達成深度戰略合作協議，雙方將攜手研發針對碳化硅（SiC）功率電子應用的全方位優化、匹配的電機和電控系統，以充分發揮SiC器件的高頻、高壓、高溫、高效率、高功率密度等性能優勢，更好地滿足工業和新能源汽車應用的廣泛需求。

近年來，為了追求更高的轉換效率和功率密度，在工業和新能源汽車等領域，系統設計師們逐步開始采用SiC器件替代傳統的、基于硅（Si）工藝的IGBT器件。然而，這種替代目前仍然處于早期階段，在大部分應用中，包括SiC功率模塊及電力驅動總成，依然在借用原有的、繼承自IGBT部件的構型設計。例如，在新能源汽車電驅動系統中使用SiC MOSFET時，多數方案仍在沿用IGBT功率模塊的封裝形式，以及沿用較大體積的總線電容、水冷系統；在動力輸出方面，則沿用了適配IGBT較低開關頻率的低速電機和變速箱（特斯拉的Model 3型新能源汽車甚至釆用了分立器件封裝形式，而不是整合的功率模塊封裝）。這些情況，顯然束縛了整個動力驅動總成效率的提升，影響了SiC MOSFET性能優勢的充分發揮。

為了解除這些束縛，使得SiC功率器件能夠充分發揮其卓越的性能優勢（高頻、高壓、高溫、高效率和高功率密度），有必要將SiC功率模塊與電機、電控系統進行全方位的匹配，以使整個動力驅動系統獲得最佳的優化。此次CISSOID與華中科技大學電氣與電子工程學院的強強聯手，正是要發揮合作雙方各自的優勢能力，開展前沿技術的研究開發。合作的重點包括：

研發適用于SiC較高開關頻率的小型高速電機，及對應的變速箱；
研發匹配SiC特點的小型、耐高溫的功率模塊封裝，并在模塊內部芯片布局的設計上，努力減小模塊自身的寄生電感；
釆用CISSOID的耐高溫門級驅動IC設計SiC 功率驅動方案，并合理布局，盡可能縮小SiC驅動與功率模塊之間的安裝距離，以求實現驅動回路的寄生電感最小化；
從整機規劃入手，采用較小的總線電容和冷卻系統，實現智能功率模塊、控制器、總線電容和冷卻系統的高整合度，實現小型化，顯著提高動力總成的轉換效率和能量密度。

“無論是在研究還是在實際工業應用中，業界一直都在追求電機和電氣的完美整合。如今，工業和新能源汽車技術正在快速發展，大規模的電機和電氣應用將牽引、推動這一追求達到極致。”華中科技大學電氣與電子工程學院孔武斌副教授表示。“目前，基于高可靠性SiC器件的應用在匹配電機的電氣設計方面已有很大改善；但業界原有的、基于硅器件的門級驅動，可靠性等方面還相對較弱，這已成為了實現高水平應用的瓶頸。CISSOID的高溫半導體芯片和封裝技術，及其在石油、航空航天等高端應用領域所積累的高可靠系統設計經驗，將極大地幫助我們實現完美的電機和電氣一體化設計，滿足未來工業及新能源汽車領域的更高需求。”

“我們很高興能與華中科技大學電氣與電子工程學院展開合作；該學院是中國一流的科研機構，擁有完備的科研創新平臺，承擔了多批國家重要研究項目，并持續推動電機與電氣技術向前發展，以及在工業、汽車及航空航天領域進行廣泛應用。此次雙方開展研發合作，將會針對SiC功率電子應用，開發出完全匹配、且經過全方位優化的電機和電控系統，旨在為工業應用，特別是新能源汽車應用提供更為優秀的產品。”CISSOID首席執行官Dave Hutton先生表示。“CISSOID一直都十分注重與中國半導體產業的融合發展，我們已經融入了來自中國的投資，并已在芯片制造、封裝測試等方面與中國公司進行了廣泛的合作。此次與中國的一流科研機構合作，則進一步凸顯了CISSOID力求廣泛融入中國半導體產業生態的戰略。”

根據中國汽車工業協會發布的數據，繼2018年之后，2019年中國新能源汽車產銷量再次雙雙突破120萬輛，分別為124.2萬輛和120.6萬輛。新能源汽車的發展持續處于高位，使得SiC功率器件得到了越來越多的重視和應用。但是，隨著功率半導體的平均結溫不斷上升，在大量應用SiC功率器件的同時，如何通過耐高溫驅動器提供良好配合，就變得異常重要。此次CISSOID公司和華中科技大學電氣與電子工程學院開展合作，正是要利用業界領先的耐高溫驅動器件，為SiC功率組件提供支持，實現電機與電控系統的完美匹配和全面優化，進而獲得最佳的效率和功率密度。未來，合作雙方將攜手推出高可靠性的解決方案，包括高質量的、優化的SiC智能功率模塊（IPM）和擁有最佳匹配性能的電機、電控系統參考設計，以助力中國工業和新能源汽車領域加速發展。

關鍵詞： SiC 電控系統工業電子