意法半导体第四代碳化硅功率技术问世

‍‍‍‍‍‍‍‍到2025年，750V和1200V两个电压等级的产品将实现量产，将碳化硅更小、更高效的优势从高端电动汽车扩展到中型和紧凑车型。

到2027年，ST计划推出多项碳化硅技术创新，包括一项突破性创新。

意法半导体(简称ST)推出第四代STPOWER碳化硅(SiC)MOSFET技术。第四代技术有望在能效、功率密度和稳健性三个方面成为新的市场标杆。在满足汽车和工业市场需求的同时，意法半导体还针对电动汽车电驱系统的关键部件逆变器特别优化了第四代技术。公司计划在2027年前推出更多先进的SiC技术创新成果，履行创新承诺。

意法半导体模拟、功率与分立器件、MEMS和传感器产品部(APMS)总裁Marco Cassis表示：“意法半导体承诺为市场提供尖端的碳化硅技术，推动电动汽车和高能效工业的未来发展。我们将继续在器件、先进封装和电源模块方面创新，推进SiC MOSFET技术发展。结合供应链垂直整合制造战略，我们通过提供行业前沿的SiC技术、打造富有韧性的供应链，以满足客户日益增长的需求，并为更可持续的未来做出贡献。”

作为SiC功率MOSFET的市场领跑者，意法半导体正在进一步推进技术创新，以充分利用SiC能效和功率密度比硅基器件更高的优点。最新一代SiC器件旨在改善未来电动汽车电驱逆变器平台，进一步释放小型化和节能潜力。尽管电动汽车市场不断增长，但要实现广泛应用仍面临挑战，汽车制造商正在探索推出普通消费者都能买得起的电动汽车。基于SiC的800V电动汽车平台电驱系统实现了更快的充电速度，降低了电动汽车的重量，有助于汽车制造商生产续航里程更长的高端车型。意法半导体的新SiC MOSFET产品有750V和1200V两个电压等级，能够分别提高400V和800V电动汽车平台电驱逆变器的能效和性能。中型和紧凑车型是两个重要的汽车细分市场。将SiC的技术优势下探到这两个市场，有助于让电动汽车被普罗大众接受。除了电车外，新一代SiC技术还适用于各种大功率工业设备，包括太阳能逆变器、储能解决方案和数据中心等日益增长的应用，帮助其显著提高能源效率。

产品进度

意法半导体现已完成第四代SiC技术平台750V电压等级的产前认证，预计将在2025年第一季度完成1200V电压等级的认证。标称电压为750V和1200V的产品随后将上市销售，从标准市电电压，到高压电动汽车电池和充电器，满足设计人员的各种应用开发需求。

应用场景

与硅基解决方案相比，意法半导体的第四代SiC MOSFET解决方案的能效更高，尺寸更小，重量更轻，续航更长。这些优势对于实现电动汽车的广泛应用至关重要。一线电动汽车厂商正与意法半导体达成合作，将第四代SiC技术引入他们的新车型，以提高性能和能源效率。虽然主要应用是电动汽车电驱逆变器，但意法半导体的第四代SiC MOSFET也同样适用于大功率工业电机驱动器，因为新一代产品改进了开关性能和稳健性，让电机控制器变得更高效、更可靠，可降低工业环境中的能耗和运营成本。在可再生能源应用中，第四代SiC MOSFET可以提高太阳能逆变器和储能系统的能效，有助于实现可持续化和成本效益更高的能源解决方案。此外，新一代SiC MOSFET高能效和紧凑尺寸的技术特性对于解决巨大的功率需求和热管理挑战至关重要，适用于AI服务器数据中心的电源。

技术开发规划

意法半导体通过垂直整合制造战略加快SiC功率器件的开发，同时还在开发多项SiC技术创新，推动功率器件技术在未来三年内取得重大改进。未来的第五代SiC功率器件将采用基于全新工艺的高功率密度创新技术。ST正在同时开发一项突破性创新技术，该技术创新有望在高温下实现更出色的导通电阻RDS(on)参数，在与现有的SiC技术相比，将进一步降低 RDS(on)。

ST将在2024年ICSCRM科学产业大会上展示公司在SiC和其他宽禁带半导体上取得的最新研发成果。该活动将于2024年9月29日至10月4日在北卡罗来纳州罗利举行，包括ST技术讲解和关于“High volume industrial environment for leading edge technologies in SiC”(为SiC前沿技术创造量产工业环境)的主题演讲。

技术说明 与前几代产品相比，意法半导体的第四代SiC MOSFET的问世，代表意法半导体在电源转换技术上取得了重大进展。第四代碳化硅具有出色的性能和稳健性，能够满足未来电动汽车电驱逆变器的严格要求。第四代SiC MOSFET的导通电阻(RDS(on))明显低于前几代产品，这可以最大限度地降低导通损耗，提高系统的整体能效。第四代碳化硅的开关速度更快，开关损耗更低，这对于高频应用至关重要，并可实现更紧凑、更高效的电源转换器。第四代技术在动态反偏测试(DRB)条件下的稳健性表现更加出色，且超过了AQG324标准，确保在恶劣条件下正常可靠工作。

第四代产品继续提供出色的RDS(on) x 裸片面积的品质因数，确保高电流处理能力和最小损耗。以25摄氏度时的RDS(on)为参考，第四代器件的裸片平均尺寸比第三代器件减小12-15%。第四代产品可实现更紧凑的电源转换器设计，节省宝贵的电路板空间，降低系统成本。这些器件更高的功率密度能够支持开发更紧凑、更高效的电源转换器和逆变器，这对于汽车和工业应用都至关重要。此外，人工智能服务器数据中心的电源模块也会受益于第四代产品，因为占用空间和能效是这类应用要考虑的关键因素。

作为该技术的行业先行者，意法半导体已为全球500多万辆乘用车提供STPOWER SiC器件，用于牵引逆变器、OBC(车载充电器)、DC-DC转换器、电动汽车充电站和车载空调压缩机等一系列电动汽车应用，显著提高了新能源汽车的性能、效率和续航里程。作为半导体垂直整合制造商(IDM)，意法半导体的SiC战略确保了供应质量和安全性，以服务于汽车制造商的电动化战略。意法半导体最近宣布在卡塔尼亚建立完全垂直整合的SiC衬底制造工厂，预计将于2026年开始生产，该工厂正迅速采取行动，支持电动汽车和工业应用向更高效率的快速转型。