国内碳化硅“先锋”，基本半导体的碳化硅新布局有哪些？

基本半导体是国内比较早涉及第三代半导体碳化硅功率器件研发的企业，率先推出了碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET等器件，为业界熟知，并得到广泛应用。在11月27日举行的2021基本创新日活动中，基本半导体总经理和巍巍博士发布了汽车级全碳化硅模块、第三代碳化硅肖特基二极管、混合碳化硅分立器件三大系列碳化硅新品。至此基本半导体产品布局进一步完善，产品竞争力再度提升，将助力国内第三代半导体产业进一步发展。基本半导体的碳化硅产品也受到了现场来自汽车、工业、消费等领域以及第三代半导体产业生态圈的多位业内人士的高度关注。
 

 

基本半导体汽车级全碳化硅功率模块 整体亮相

 
后疫情时代下，全球汽车产业普遍面临“缺芯”难题，而以碳化硅为代表的第三代半导体是支撑新能源汽车发展的关键技术之一，在电机控制器、车载充电器、DC/DC变换器等关键部件中发挥重要的作用。
 
和巍巍表示，汽车级碳化硅功率模块迎来了爆发，在特斯拉Model3、比亚迪汉、小鹏G9、蔚来ET7等车型上都搭载了碳化硅功率模块。此次发布会上，基本半导体汽车级全碳化硅MOSFET功率模块家族成员首次正式整体亮相，包括半桥MOSFET模块Pcore™2、三相全桥MOSFET模块Pcore™6、塑封单面散热半桥MOSFET模块Pcell™等。该系列产品采用银烧结技术，相较于传统硅基IGBT功率模块具有更高功率密度、更高可靠性、更高工作结温、更低寄生电感、更低热阻等特性，综合性能达到国际先进水平，特别适合应用于新能源汽车。
 

 
汽车级全碳化硅三相全桥MOSFET模块：Pcore™6
 
Pcore™6系列模块是一款非常紧凑的功率模块，专为混合动力和电动汽车提升效率应用而设计，使用氮化硅AMB绝缘基板、用于直接流体的铜基PinFin基板、多信号监控的感应端子（焊接、压接兼容）设计，具有低损耗、高阻断电压、低导通电阻、高电流密度、高可靠性（高于AQG-324参考标准）等特点。


 
汽车级全碳化硅塑封单面散热半桥MOSFET模块：Pcell™
 
Pcell™系列模块采用基本半导体设计的独有封装形式，采用银烧结和DTS技术，大大提升了模块的功率密度，让碳化硅材料特性得以充分发挥，使得产品具有高功率密度、低杂散电感(小于5nH)、高阻断电压、低导通电阻（小于2mΩ）、结温高达175℃等特点，非常适合于高效、高功率密度应用领域。
 

 
汽车级全碳化硅半桥MOSFET模块：Pcore™2
 
Pcore™2系列模块具有低开关损耗、可高速开关、降低温度依赖性、高可靠性（高于AQG-324参考标准）等特点，结温可达175℃，与传统硅基模块具有相同的封装尺寸，可在一定程度上代替相同封装的IGBT模块，从而有效缩短产品开发周期，提高工作效率。
 

 
 

第三代碳化硅肖特基二极管

 
基本半导体的碳化硅肖特基二极管也从第一代持续演进到第三代，主要工艺特点在于衬底减薄和元胞尺寸缩小。据介绍，基本半导体的第三代650V、1200V系列碳化硅肖特基二极管，相较于前两代二极管，在延用6英寸晶圆工艺基础上，实现了更高的电流密度、更小的元胞尺寸、更强的浪涌能力。



具体表现为，更高电流密度、更低QC：第三代二极管具有更高电流密度、更低QC，使其在真实应用环境中开关损耗更低。
 
更强浪涌能力：通过工艺及设计迭代优化，第三代二极管实现了更高的浪涌能力。
 
更低成本：更高的电流密度带来更小的芯片面积，使得器件成本较前两代二极管进一步降低。
 
更高产量： 使用6英寸晶圆平台，单片晶圆产出提升至4英寸平台产出2倍以上。
 

混合碳化硅分立器件

 
现代尖端电力电子设备性能升级需要提升系统功率密度、使用更高的主开关频率。而现有硅基IGBT配合硅基FRD性能已无法完全满足要求，需要高性能与性价比兼具的主开关器件。
为此，基本半导体首次正式发布一款新品：混合碳化硅分立器件。不同于全硅基IGBT+FRD，这款产品在以硅基IGBT作为核心开关器件的单管器件中，将器件中的续流二极管从硅基FRD换成了碳化硅肖特基二极管。
 

 
由于肖特基二极管没有双极型硅基高压FRD的反向恢复行为，Hybrid SiC Discrete Device的开关损耗获得了极大地降低。根据测试数据显示，这款混合碳化硅分立器件的开通损耗比硅基IGBT的开通损耗降低约32.9%，总开关损耗比硅基IGBT的开关损耗降低约22.4%。
 
基本半导体Hybrid SiC Discrete Device可应用于对功率密度提升有需求，同时更强调性价比的电源应用领域，如车载电源、车载空调控制器以及其他高效电源等。
 
此外，基本半导体技术专家分别介绍了公司在碳化硅MOSFET、碳化硅功率模块、碳化硅驱动以及功率半导体可靠性测试关键项目的领先技术和经验。
 
作为一家碳化硅功率半导体IDM企业，基本半导体近几年也大力拓展产品产能，据介绍基本半导体（无锡）汽车级功率模块产业基地，总投资约10亿元，总面积12000平方米，于2021年3月开工，目前已通线试产中，2022年产能25万只，2025年预计达到150万只。未来碳化硅功率器件在新能源汽车、新能源发电、轨道交通、医疗设备、家用电器、智能电网等有着广泛的应用。基本半导体的产能建设将有望迎接这些应用市场的爆发机遇。