(文/程文智)罗姆自从2009年收购了德国的晶圆厂SiCrystal后,就开始涉足SiC市场,算是比较早一批推出SiC产品的厂商。这些年罗姆在SiC产品研发、产品战略方面做了非常多的投入,也取得了不少的成绩。
在不久前的PCIM Asia展会期间,罗姆在中国首次展出了其8英寸SiC MOSFET晶圆、SiC MOSFET产品及模块等产品。据悉,在全球范围内,罗姆已经获得了超过130家客户的Design-win。不仅如此,2025年罗姆SiC业务的目标是7.6亿美元,到2027年要突破15.2亿美元。

能够设定这样的目标,是因为罗姆的准备工作已经做得差不多了。根据公开信息,罗姆已经开始在其日本工厂生产8英寸SiC产品,2025年实现量产。且其第4代SiC MOSFET裸芯片成功应用于极氪汽车的极氪X、极氪009和极氪001等3款车型的主机逆变器;在新产品的研发上,罗姆也没有停下脚步,预计2025年会推出第5代SiC MOSFET产品。
当然,更为重要的是,罗姆在SiC产品上的创新,拿其今年推出的TRCDRIVE pack™ SiC塑封模块举例来说,就有多个创新点。罗姆半导体(上海)有限公司深圳分公司技术中心高级经理苏勇锦介绍说,随着这几年SiC工艺的不断更新迭代,SiC器件的性价比不断提升。在业内,最初SiC器件只能用在旗舰车型上,最近两三年可以看到很多中低端低压平台开始使用SiC器件。SiC模块的应用范围和市场需求不断扩大,罗姆针对客户使用SiC器件遇到的痛点问题,进行了有针对性地优化。比如小型化、高功率密度、减少安装工时等。
罗姆本次推出的TRCDRIVE pack™ SiC塑封模块主要是为300kW以下新能源汽车牵引逆变器而开发的SiC技术平台。本次发布的TRCDRIVE pack™产品均为半桥(二合一)SiC塑封模块,其中包括2个750V模块(BSTxxxD08P4A1x4)和2个1200V模块(BSTxxxD12P4A1x1),分别面向400V和800V车型。TRCDRIVE pack™产品目前具有2个封装尺寸,最大的输出电流为700A 以上。
小型化,模块尺寸缩小28%
据Yole Group的报告显示,目前电动汽车牵引逆变器的功率要求最大,里面用到的SiC与IGBT数量是最多的,而且目前使用的SiC器件中,SiC模块的占比达到了90%以上。
而SiC模块分为两种型态,一种是灌胶密封模块,一种是塑封模块。罗姆创新地使用了press fit pin加上塑封的形式,让TRCDRIVE pack™模块的整体尺寸缩小了28%。

苏勇锦解释称,目前大部分的SiC半桥塑封模块的引脚是放置在模块的侧面的,很少有企业可以做到将press fit pin放置在模块中间,因为如果采用塑封,通常需要先将引脚安装在引线框架上,再进行树脂密封,这里的难点是如果将引脚放置在顶部的话,很难确保引脚之间的公差。而罗姆的TRCDRIVE pack™通过内部布局和罗姆自有的封装技术,攻克了引脚公差难题。
此外,在模块内部,罗姆也做了一些创新,比如芯片内部做了很好的均流设计,主电流和控制信号的路径分离。再加上采用双层布线结构,降低了电感值(5.7nH),从而有助于降低开关时的损耗。这保证了罗姆TRCDRIVE pack™ SiC模块实现小型化的同时,具有更高的输出电流能力。
传统产品功率密度的1.5倍
罗姆TRCDRIVE pack™ SiC模块搭载了罗姆低导通电阻的第4代SiC MOSFET,实现了是普通SiC塑封模块1.5倍的高功率密度,有助于电动汽车逆变器的小型化。
这是如何实现的呢?苏勇锦表示,首先,罗姆采用了3D铜夹片(Cu Clip)布线,不仅可以降低杂散电感,还可以流过更大的电流。而且其3D铜夹片布线也做了很多结构的改善,包括内部夹片的构造。
其次,罗姆还对功率端子进行了优化,TRCDRIVE pack™ SiC模块的NPN连接与普通的电源端子和NPN连接是不一样的,罗姆的连接方式更符合下游客户的实际应用需求,有助于将功率模块的功率密度做得更高。
第三,为了提升TRCDRIVE pack™ SiC模块的高温工作能力,罗姆选用了耐高温、高性能的树脂(Tg>230℃),同时还导入了大面积银烧结工艺技术。

在这些创新与技术的加持下,TRCDRIVE pack™ SiC模块实现了是传统SiC模块功率密度1.5倍左右,普通产品可能出300A电流,同样面积的模块,TRCDRIVE pack™ SiC模块可以输出450A的电流。
减少安装工时
前面有提到,TRCDRIVE pack™模块在塑封中实现了Rress fit pin,这么做的好处是,可以通过将引脚压入PCB通孔中来完成驱动板与功率模块的电气连接,无需焊接电路板,减少了装配时间和成本。

苏勇锦指出,Press fit pin和传统的类似,驱动板在上面就可以,功率端子在两边,对电控的小型化设计是非常友好的设计理念。
结语
TRCDRIVE pack™ SiC塑封模块只是罗姆的一个SiC半桥模块产品,据苏勇锦透露,除了现有的模块单品之外,未来罗姆还将推出三相全桥六合一SiC封装模块产品。将采用pin to pin的模块形态,功率密度将是现有三相全桥模块的1.3倍左右。
产能方面,由于罗姆采用的是塑封形式,相比灌封形式,生产效率更高。据悉,其TRCDRIVE pack™ SiC半桥产品已经从今年6月份开始,以10万个/月的规模在量产了。相信在未来几年,罗姆将有机会在SiC市场大展身手。
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