2020年1月10-12日，以"把握情势聚集转行引领创新"为专题,由华夏电动车子百人会精心策划第六届年度论坛--华夏电动车子百人会论坛(2020)在北京钓鱼台国宾馆正规举办，会议接着秉持"传导权威消息、广大开展讨论、推进沟通合作"的指标，试图帮助业界人员整理剖析资产情势，研究及回应资产关切的难题，寻觅往后3-5年资产调度的方向及路径。

　　论坛现场，中车时期电动车子股份局限企业首席行家伍理勋发表了专题演讲。

　　之下为伍理勋老师的演讲实录：

中车时期电动车子股份局限企业首席行家伍理勋

　　大伙好!咱今日阐述一下对车规级功率半导体器件的认识和了解。

　　最重要的从之下四个方面：

　　电动车子起首是电动化，功率半导体是车子电动化最焦点的器件，咱们说是电动车子之芯，是实现能量转换的最焦点的部件。以一种车为例，一种撤一辆操控器，用一种六单元的IGBT会用到36个芯片、240个元胞，是一种大的集成器件。咱们谈功率半导体的时刻都会说到芯片和模块，下方的报告思路也是依照芯片和模块这种思路来报告的。

　　从IGBT芯片进行现状和进行进程可行瞧出来，通过屡次技艺迭代今后，从平面栅、构槽栅、到精细构槽栅到逆导结，功能全在不断提高和进行进程中。日前咱们见到这几个公司相干产物代次的关于关连，这此中包括中车的产物。

　　除了IGBT以外，此刻碳化硅也是日前产业探讨的热点，国家内部外全在做相干的技艺探讨，咱们与海外的技艺仍是有代的差异的，包括Cree曾经到第三代，华夏仍是第一代的水准。资产体制方面，海外6英寸、8英寸，华夏可能还在4英寸的水准。芯片以外便是模块。模块便是把芯片封装成一种部件，此刻咱们在车规级的线上可行见到大概有三种模块方式：第一个准则模块，第二种是分离机械加双面冷却，第三种是集成化组件，都有少许相干的车企或许零部件企业都有相应的方案。

　　准则模块。咱们看多相比有代表性的便是英飞凌，富士，国家内部中车也有相应的产物，最重要的特征便是Pin—Fin构造等。日前的水准单模块可行做到100多千瓦的水准。此外一种模块技艺路线便是双面冷却技艺路线，最重要的是可行下降热阻，比平凡的产业级模块热阻低30%到50%，平面封装方式可行下降杂散参数、提升可靠性，下方的图展现了双面冷却模块进行的技艺路线。

　　碳化硅的封装方式，日前大概两种，一种是准则的TO封装，另有便是相似于IGBT的封装方式，TO封装和准则模块封装各有优缺点，这边容易列了一下，况且可行见到最重要的的半导体厂商都曾经公布了碳化硅器件，包括中车。各式功率半导体器在车子范畴的利用咱们列了一张表，营运车、乘用车、车载便流器可能有不同的利用请求。例如说营运车，多数日前为止仍是平板散热这类形式，乘用车双面冷却和Pin—Fin是最重要的的技艺路线，电源产物可能更多是TO封装这类方式，未来咱们以为碳化硅、高效散热、集成化是未来最重要的的技艺路线和方向。

　　此刻车规级器件另有好多技艺难点须要咱们攻克。起首芯片方位，车对芯片的请求，咱们综合有之下三个方面：更低本钱、更高功率密度、更高事业结温，由于这是车的利用环境所打算的。

　　围绕解决本钱的难题，最重要的思路是把晶圆做到，从4英寸、6英寸，到8英寸、到12英寸，皆是下降本钱的伎俩。大大小晶圆可行提高产物的绝对性，以8英寸、12英寸为例，单片数量会增添125%。为了提升功率密度，起首是芯片功能的提高，到此刻电流能力从最早的200安培/平方cm，此刻可行到350，未来可行到500。围绕提升功率密度另有一个方法，精细沟槽删技艺做到亚微米级今后，损失进一步下降，也是提升功率的有用伎俩。另有把晶圆做薄，越薄热阻越低、损失越低，从85uM降到65uM，损失可行下降20%。

　　把芯片集成也可行提供功率密度，通常晓得一种IGBT都会有个二极管，咱们把二极管和IGBT联合在一同，叫逆导IGBT，还把传感也联合在一同，可行下降损失、提升功率密度，同一时间也可行提升芯片的智能化水平。

　　为了提升IGBT的环境适应性，提升事业温度也是必需解决的难题，提升温度的适应性最重要的两个方案，一种是采纳新款的末端资料，此外一种是采纳新款器件。

　　模块进行速度比芯片的进行速度慢少许，最重要的面对少许难题，咱们列了两个方面：“电感—热组”边界效应的设置难题，另有热功率密度提高带来的可靠性难题。针对这点难题咱们也提议了少许解决方案：第一，机电的设置，最重要的解决难题是下降热组，同一时间把参数进一步改良。第二，让芯片的静态、动态的均流性进一步提高，让温度分布愈加匀称。

　　此外，提升功率密度带来的可靠性难题，最重要的表现在三个方面：芯片正面的互联线、绑定线的可靠性，另有芯片背面焊合的可靠性，另有资料的适应性难题。针对第一种难题，绑定性的可靠性，咱们此刻最重要的解决方案是采纳平面键合的方案，可行有用的提升接连端子互联的可靠性。另有一种方案是正面金属化，经过烧结技艺提升焊合的可靠性，咱们有个数据可行让热重复生命提升60多万次的水准，准则3万次就能。另有一种提升可靠性的方案柔性互联技艺，可行提升端子的可靠性。另有一种方案是银/铜烧结技艺，可行把热组下降25%，可靠性可行成倍提高。

　　提升IGBT环境适应性的四个方面，在灌封资料、导热硅子全在做相应温度的提高，能耐遭到175度的环境请求。

　　此外一种提升可靠性的方案，提升散热功能。此刻普及采纳的方案便是之下两种，一种是干脆水冷，此外一种便是双面散热技艺，都可行下降热组、提升产物的可靠性。

　　除了芯片、模块的少许难点以外，在国家内部资产化方面也面对少许难题。起首是少许生产设施、要害资料最重要的依托进口，此外是能人的短缺也是制约技艺进步的一种要紧方面。

　　下一代IGBT进行趋向，咱们最重要的谈之下几个方面。

　　第一，超结技艺。超结IGBT技艺可行比惯例IGBT技艺在损失方面进一步下降，同一时间可行提升MOSFET的耐压功能。

　　第二，新款半导体技艺，此中最最重要的的便是碳化硅的技艺，可行使体系全在高温、高效、快速下运转，可行进一步改良体系设置参数。

　　第三，氮化钾，可是氮化钾这种外延生成的方式不容易大电流，变流器功仍是更多运用碳化硅。

　　第四，硅基IGBT和SIC MOSFET联合在一同的功率半导体技艺，理论上可行事业在更高的频次，况且损失还低。

　　前面说到产业的概况，仍是把中车的概况给大伙做一种简要报告。

　　中车IGBT探讨有十好几年的历史，可是半导体的探讨有几十年的历史。车子级IGBT探讨是从2010年最初的，经过这几年研发曾经公布了好多利用于车子的IGBT。芯片能力从2008年并购Dynex最初曾经到了第六代。模块封装方面，咱们也做了多个方式，满足不同环境的请求，包括半桥、全桥的模块都有，也有相应的双面冷却模块，第一大电流可行做到1000安培。产物型谱内部，涵盖了30千瓦到200千瓦的产物要求。

　　此刻最重要的讲几个典范的产物：这种里面叫S2模块，可行开发出满足50多千瓦到70千瓦的功率级别，用于A级车之下的乘用车产物，这是咱们相应的IGBT和相应产物的实物图。另有一种是S3(+)模块，可行做到150千瓦到200千瓦的水准。营运车范畴咱们也公布了1200V、600A的M1模块和HPD模块，用于了相应的车型。日前为止咱们全部这点产物市面子上能够运用的数量，在咱们里面配套数量超越5万支IGBT。

　　在碳化硅探讨方面，咱们承受了国度的一种名目，此刻曾经开发出1200V、400A的模块，同一时间开发出功率密度曾经做到30.8千瓦的水准，这是咱们中期审查的实质概况。

　　总的来讲，新燃料车子对IGBT的要求是与时俱进的，在不断地提高，对功率密度、可靠性、本钱方面都提议越来越高的请求。咱们以为IGBT仍是有差不多长的寿命周期，同一时间碳化硅进行速度可能会高于预期。依靠咱们华夏新燃料车子大的平台，咱们以为经过产业的一同努力，IGBT技艺从跟随到领跑这类跨越，应当在大伙努力下即日可待。

　　谢谢大伙!