Yole Development 的市场研究报告显示，自硅功率半导体器件诞生以来，应用需求一直在推动结温上升，目前已达到 150°C。

随着第三代宽带隙半导体器件（如SiC）的出现及其技术的日益成熟和全面商业化，其独特的耐高温性能正在加速将结温从目前的150°C提高到175°C，未来还将进入200°C。

凭借碳化硅独特的高温特性和低开关损耗优势，结温不断升高的趋势将极大地改变电力系统的设计模式。这些典型的面向未来的高温、高功率密度应用包括深度集成的电动汽车动力总成、多电动和全电动飞机乃至电动飞机、移动储能充电站和移动电源，以及各种液冷应用受到严重限制的电力应用。

电动汽车的动力总成（电机、电控系统和变速箱）正朝着三合一的方向发展，但目前只是结构上的堆叠，集成度较低。从结构上看，未来动力总成的深度集成势在必行，因为这可以将体积、重量和内部能耗分别减少约三分之一，并将总成本降低2到4倍。

然而，电子控制部分将与电机紧密集成，深度集成将大幅提高功率密度。高温是无法回避的最大挑战。

典型的高温应用

在传统飞机中，尾舵、机翼和起落架等机械运动均由传统的液压传动系统控制。液压油作为一种液体，极易受环境影响，且维护成本高昂。目前，部分或全部电气化已成为一种趋势，即多电动飞机和全电动飞机的概念​​。

在飞机上使用电动机代替液压油回路来实现机械操作，具有可靠性高、可维护性强、便于冗余备份设计等优点。然而，最大的难题在于飞机上的电动机和电子控制系统不允许采用水冷，只能依靠强制风冷和自然冷却。因此，要实现多电飞机、全电飞机乃至全电动飞机的电子控制设计，首先需要解决的主要技术难题是高温问题。

此外，在许多应用场景中，半移动式储能充电站和全移动式充电宝将有效填补固定充电的空白，尤其是在电动汽车大规模普及的情况下，这一点将变得更加明显。

然而，对于这类移动充电应用而言，水冷机制不仅会增加重量和体积负担，更重要的是，它会消耗自身储存的电能。因此，自然冷却才是电子控制系统的最佳方案，但必须妥善解决电子控制系统的热管理问题。

除了上述三种典型的高温应用之外，在许多液冷受到严重限制的特殊工业应用中，电子控制系统也将面临同样的高温挑战。高温电控技术是实现上述高温应用的关键。其核心实现技术是碳化硅功率器件的高温封装技术以及与之匹配的高温驱动电路技术。

“天才”碳化硅

碳化硅材料及其器件结构具有固有的耐高温性能，即使在真空条件下也能承受 400 至 600°C 的高温。在实际应用中，为了防止与空气接触导致的氧化，碳化硅器件必须进行封装；如果要承受高温，则必须使用耐高温封装材料。

目前，150°C的结温是业界最高标准。175°C的结温水平才刚刚开始显现。市面上有一些准标准化的封装可供选择。而对于结温200°C及以上的封装，对封装材料和工艺的要求非常严格，必须根据裸芯片的特性进行定制，以确保满足导热性和散热性能的要求。

碳化硅功率器件和模块的应用离不开驱动电路及其相应的芯片。然而，大多数驱动电路芯片都是普通的硅器件，无法承受高温。即使能够承受175℃等高温并持续工作1,000小时，也已十分罕见。

此外，耐高温性能只是问题的一个方面。更严重的是器件在高温下的性能稳定性。普通硅器件在70℃以上性能迅速下降，因此无法在高温下使用。

经过20多年的创新研发和应用测试，Cissoid的SOI特种硅器件实现了卓越的耐高温性能。它们可在175°C下连续工作15年，并在整个温度范围内保持优异的性能一致性。它们是支撑SiC高温应用的中流砥柱。

突破“温度”困境

Cissoid 的 SOI 特殊硅半导体技术全面突破了硅半导体器件的温度难题，并有效避免了硅器件的温度载流子效应（本征载流子浓度随温度升高而增加）和结温效应（有效结势垒随温度升高而降低）的影响。该技术不仅能够承受高温并长时间稳定运行，而且在整个温度范围内都能保持良好的性能一致性。

因此，Cissoid 的高温半导体器件长期以来受到航空航天和石油勘探领域的青睐，并拥有近 20 年的高温应用历史和经验。

近年来，随着第三代半导体碳化硅（SiC）功率器件的普及，Cissoid 开发了耐高温驱动芯片及适用于 SiC MOSFET 的解决方案。这种独特的耐高温性能使其能够尽可能靠近 SiC 功率模块放置，从而最大限度地降低驱动电路的寄生电感，进而更有效地抑制振铃并实现最佳效率。

近期，针对电动汽车和全电动/多电动飞机等电力驱动应用，Cissoid 还推出了一款三相全桥 1200V SiC MOSFET 智能功率模块 (IPM) 系统，这是一个可扩展的平台系列。该系统采用低开关损耗技术，提供集成解决方案，即 IPM。

IPM由栅极驱动电路和三相碳化硅功率模块组成。两者之间的协同工作经过优化和协调，以充分发挥SiC器件的优势。

目前生产的CXT-PLA3SA12450AA模块的额定结温最高可达175°C，栅极驱动电路可在最高125°C的环境下工作。此外，根据应用条件和场景的需求，可以通过更换更高等级的无源元件以及改进主芯片和模块的封装方式来进一步提高其工作温度。

自硅半导体器件诞生以来，高温应用一直是其应用的关键。

Cissoid 的创新型特殊 SOI 硅芯片技术在高温半导体分立器件和小规模集成电路领域取得了重大突破。

随着碳化硅功率半导体器件等第三代半导体技术日趋成熟和普及，其固有的耐高温性能与Cissoid高温半导体器件形成了很好的匹配，这将极大地改变电力系统设计的格局，并为设计工程师提供新的扩展空间。

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