国产车规级MOSFET产线落成，新工艺的引入提高产品的可靠性

 

电子发烧友网报道（文/李诚）在国产化替代与新能源汽车产业的驱动下，国内功率半导体产业得以快速孵化。相较于燃油车，电动汽车新增了电池、电机、电控系统，这些系统的组成部分均包含了功率模块。随着电动汽车电子模块的增多，MOSFET用量将会持续提升。

受益于新能源汽车产业的发展，不少国内领先MOSFET厂商开始进入车规级市场，并建立起了较为完整的产品体系，如基本半导体、瀚薪科技、华润微等。

基本半导体

车规级MOSFET朝碳化硅发展似乎已成为了行业内的共识，碳化硅具有耐高温、耐高压、高频、高功率密度等特性，既能有效缓解汽车内部空间的压力，还能大幅提升汽车的整体性能。基于碳化硅的优势，基本半导体将车规级碳化硅功率器件列为了公司产业重点发展方向之一。

图源：基本半导体

2021年11月，在基本半导体的新品发布会上，接连发布三大系列的车规级碳化硅MOSFET模块。其中包括Pcore™6系列的全碳化硅三相全桥MOSFET模块，Pcore™2系列的全碳化硅半桥MOSFET模块，以及Pcell™全碳化硅塑封单面散热半桥MOSFET模块。

据介绍，这三个系列的碳化硅MOSFET模块主要是为新能源汽车主逆变器应用需求而推出的，在生产工艺方面均采用的是基本半导体最新的银烧结技术，银烧结技术是以银作为媒介将芯片连接起来，该技术目前在碳化硅模块封装中应用最为广泛，与传统的锡焊相比，银的熔点能达到961℃，锡的熔点只有230摄氏度左右，当碳化硅模块工作温度高于200摄氏度时，使用锡焊在连接层处会出现典型的疲劳效应。由于银具有优异的导热和导电特性，使用银烧结技术不仅能够提高了模块的可靠性、工作结温，还能降低热阻和寄生电感，进而提升整车的电能效率。

Pcore™6系列MOSFET模块是一款紧凑型的功率模块，共有1200V和750V两种工作电压等级作为选择，额定电流实现了400A到700A的覆盖，最低导通电阻仅有1.3mΩ。采用氮化硅AMB作为绝缘基板，模块还集成了多信号监控的感应端子。具有低损耗、高电流密度、高可靠性的特点，有利于提升电动车的电能转换效率。

图源：基本半导体

在产品性能方面，基本半导体已经通过国内头部车企将自主研发的Pcore™6系列MOSFET模块搭载在测试车型中，并通过了高温、高寒、高湿等极端环境性能测试。截至目前，测试车辆已累计无故障行驶1000天，行驶里程超过了10万公里，进一步验证了Pcore™6系列MOSFET模块的可靠性。

首批下线产品Pcore™6 图源：基本半导体

在产能方面，2021年12月，基本半导体的车规级碳化硅功率模块专用产线正式通线，并成功下线首批Pcore™6 系列碳化硅模块。该产线为尽可能地满足碳化硅模块的生产需求，配备了全银烧结和DTS+TCB等先进封装工艺的专用设备，以提高产品的综合性能。按计划，该产线将于今年3月开始小批量生产。

瀚薪科技

瀚薪科技是一家专注于第三代功率半导体设计与研发的企业，业务涉及新能源汽车、高铁、航天等。据介绍，瀚薪科技目前已具备大批量生产车规级碳化硅MOSFET和二极管的能力，并且瀚薪科技的产品均已通过了车规级认证。

目前，瀚薪科技的碳化硅MOSFET功率模块产品主要分布在650V和1200V两个电压等级，其中1200V的产品最多。

图源：瀚薪科技

上图为一款全碳化硅的N沟道半桥式增强型MOSFET功率模块P1C065HB450M01C，产品电压等级为650V，额定电流为300A，在25℃的工作环境下，电流可提升至383A，导通电阻为5mΩ。该功率模块内置了具备高开关频率和零电流关断的MOSFET，在一定程度上降低了模块的开关损耗，提高了系统的转换效率。采用了AlSiC作为模块的基板，AlN作为绝缘层，以满足在高温环境的应用下，模块的可靠性。

导通电阻变化曲线 图源：瀚薪科技

上图为该模块在20V/200A、 25℃至150℃的工作状态下的导通电阻变化曲线，在工作电压、电流不变的情况下，该模块在25℃至150℃温升变化测试中导通电阻提升了0.25mΩ，导通电阻变化在正常范围内。

结语

高度景气的新能源汽车产业推动了车规级MOSFET的发展，本土企业也出现了布局车规级MOSFET的苗头，加速了国产化替代的发展。同时，碳化硅的加入突破了传统MOSFET的物理极限，极大限度地提高了MOSFET的耐压等级，拓宽了MOSFET的应用。