电动汽车发展推动高压器件的要求

随着电动汽车市场的发展，设备的电压需求不断提升，甚至一些被认为是相对低电压的设备也正在突破已有的基线。处理高电压的技术不是新的话题，但由于新的需求的数量和种类的增加，无论是晶圆厂还是测试公司，高电压测试都被置于了首要优先级。例如，汽车现在已经成为了多领域系统，电压需求范围大约在40伏特到2千伏特之间。

 

电动汽车中高压器件的需求正在增加，为了提高车辆的续航里程，汽车行业需要减轻电缆的重量和降低功率分布的损失。考虑到整个汽车的趋势是向着高电压发展，这包括了所有子系统内的电池和功率转换器，以及显示设备等单个元件，对半导体供应商而言，擅长高电压和高功率设计将变得十分有优势。

 

硅碳化物早期被视为相对新颖且未经证实的材料，但特斯拉已经在其汽车中大量使用硅碳化物，并将此技术应用于他们的功率管理集成电路（PMIC）。这为整个行业发出了信号，硅碳化物是可以大胆使用的，这会引发车厂对高压的逆变器等设备的规格参数进行重新的审视和思考。

 

硅碳化物（SiC）和氮化镓（GaN）作为新兴的宽禁带半导体材料，在高电压应用中展现出显著优势，但同时也带来了新的挑战。这些半导体的封装的材料在连续高压的环境中更易受损。因此，从设计到封装，再到最终设备的测试，都需要新的思路和方法。在测试过程中，如何避免对这些脆弱材料在高压下造成损害，成为了一个重要课题，如从40伏特到2千伏特不等的汽车电压要求，晶圆厂和测试机构们正将高电压测试作为优先研发的课题。

 

汽车工业正在寻求减轻电缆重量和减少功率分配损耗以延长电动汽车的续航里程，而高电压技术可以在此过程中发挥重要作用。高电压和大功率设计方面的专业知识将成为半导体供应商未来发展的关键。同时，随着电压的提高，厂商们测试的挑战也日益显现，例如可能导致测试时间变长和测试器件的损失和动态RDS(on)的影响，以及在这些器件中，我们必须处理更高的功率问题。比如驱动电路中的碳化硅以及充电电池中可能需要处理的10到30安培的电流。因此现在需要使用更多的探头针，而这可能导致测试、研发时间的增加。此外，对于针对高压的应力测试，我们需要重新考虑。传统的设备在特定电压下进行燃烧测试，然后他们下降VDD，但不降低HVS限制。现在，设备因为对过电压有更大的容忍度，一下子要承担更多的压力。

 

除常规挑战外，还有其他难题需要解决。例如，在进行故障模拟时，可能有16或者32个测试位置，一旦其中一个位置失效，你的电源就可能断开。为了避免出现这个问题，电动汽车厂商们通常都会进行电源管理，所以即使一个部分失败，也要能保证电源的持续供电，并继续对其他位置进行监控，避免出现短路、起火等危险后果。这整个电控系统都是在高压的电路环境中，要实现安全、稳定的控制并不容易。

 

总结而言，随着电动汽车市场的不断扩展和电压要求的提高，高压器件和对应的技术正在变得越来越重要。这不仅是对汽车厂商技术上的挑战，更是半导体行业在设计、生产、材料和测试技术等多方面的综合考验。