丰田电动负载进军碳化硅
2022-03-17 393
去年9月,电装宣布,作为其实现低碳社会努力的一部分,其配备高品质碳化硅(SiC)功率半导体的最新型号升压功率模块已开始量产,并应用于On新款丰田 Mirai 车型于 2020 年 XNUMX 月 XNUMX 日上市。

DENSO在演讲中表示,该公司开发的REVOSIC技术旨在将SiC功率半导体(二极管和晶体管)应用于汽车应用。他们指出,碳化硅是一种半导体材料,与传统硅(Si)相比,在高温、高频和高压环境下具有优越的性能。因此,在关键器件中使用SiC来显着降低系统的功率损耗、尺寸和重量并加速电气化引起了相当大的关注。

 

2014年,DENSO推出了适用于非汽车应用的SiC晶体管,并将其商业化用于音频产品。 DENSO 继续研究车载应用,2018 年丰田在其 Sora 燃料电池公交车中使用了车载 SiC 二极管。

 

现在,DENSO 开发出了一种新型汽车 SiC 晶体管,这标志着 DENSO 首次将 SiC 用于汽车二极管和晶体管。新开发的 SiC 晶体管在汽车环境中提供高可靠性和高性能,这对半导体提出了挑战,这得益于 DENSO 采用沟槽栅极 MOSFET 的独特结构和加工技术。搭载SiC功率半导体(二极管、晶体管)的新型升压电源模块,与搭载Si功率半导体的以往产品相比,体积缩小约30%,功率损耗缩小约70%,有助于小型化。升压功率模块,提高车辆燃油效率。

 

DENSO表示,公司将继续致力于REVOSIC技术的研发,并将其应用扩大到电动汽车,包括混合动力汽车和纯电动汽车,以助力建设低碳社会。

 

近日,DENSO在新闻稿中指出,功率半导体就像人体的肌肉。它根据 ECU(大脑)的命令移动逆变器和电机(肢体)等组件。汽车产品中使用的典型功率半导体由硅 (Si) 制成。相比之下,碳化硅在高温、高频和高压环境下具有优越的性能,有助于显着降低逆变器功率损耗、尺寸和重量。因此,SiC器件因其加速车辆电气化而受到关注。

 

Denso指出,使用该公司碳化硅功率半导体的升压功率模块比使用硅功率半导体的传统产品尺寸小约30%,功率损耗减少70%。这样可以缩小产品尺寸并提高车辆燃油效率。

 

电装工程师还表示,与硅相比,碳化硅的电阻较低,因此电流更容易流动。由于这一特性,原型 SiC 器件被突然的高电流浪涌损坏。为此,电装多部门协作,讨论了如何充分利用SiC的低损耗性能,同时防止市场上的设备损坏,并用我们部门单独想不出的想法解决了这个问题:采用特殊驱动IC高速切断电流。

 

碳化硅专利:电装排名第五

 

据日经新闻报道,日本和美国公司垄断了新一代半导体材料碳化硅(SiC)相关的前5项专利。据从事专利分析的日本Patent Result公司统计,涉足碳化硅半导体衬底的美国Cree排名第一,其次是罗马、住友电工等日本公司。



根据截至29月XNUMX日公布的美国专利数据,按照数量和关注度计算得分。碳化硅作为现有硅半导体衬底材料的替代品,有助于提高功率半导体的性能和节能。在纯电动汽车(EV)、光伏发电系统逆变器等领域,碳化硅的应用范围不断扩大。在脱碳社会中,需求预计会扩大。

 

 Patent Result分析显示,排名第一的Cree在碳化硅衬底和结晶专利方面具有优势。第2名罗马和第5名电装在降低功率损耗方面具有优势,第3名住友电工具有比碳化硅更强的晶体结构,第4名三菱电机在半导体器件结构方面具有优势。


电装有更大的目标


2019年,丰田和电装共同宣布成立新的合资企业。新公司主要开发下一代汽车半导体技术。他们把目光投向了氧化镓和金刚石,这些可以挑战SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)的功率半导体。

通过对产品基本结构和加工技术的深入研究,新合资公司将重点开发电动汽车电源模块或自动驾驶汽车外围监控传感器等电子元件的先进前瞻性技术。

作为全球少数能够生产IGBT的整车厂之一,丰田与富士电机、三菱电机、电装等均有深入的合作。电装入股英飞凌,并与京都大学创办的科技初创公司FLOSFIA合作,加强汽车半导体产品的研发和应用。他们都在投资研发新一代功率半导体器件,以降低和缩小电动汽车功率模块的成本和尺寸。






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