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豐田電動負載進軍碳化矽
2022-03-17 384
去年9月,電裝宣布,作為其實現低碳社會努力的一部分,其配備高品質碳化矽(SiC)功率半導體的最新型號升壓功率模組已開始量產,並應用於On新款豐田Mirai 車型於2020 年XNUMX 月XNUMX 日上市。

電裝在演示中表示,該公司開發了REVOSIC技術,旨在將SiC功率半導體(二極體和電晶體)應用於汽車應用。他們指出,碳化矽是一種半導體材料,與傳統的矽(Si)相比,它在高溫、高頻和高壓環境下性能更優異。因此,在關鍵設備中使用SiC來顯著降低系統的功率損耗、尺寸和重量,並加速電氣化進程,已引起廣泛關注。

 

2014年,電裝(DENSO)推出了一款用於非汽車應用的SiC電晶體,並將其商業化應用於音訊產品。電裝持續研究車載應用,2018年,豐田在其Sora燃料電池巴士上採用了車載SiC二極體。

 

如今,電裝 (DENSO) 開發出一款新型車載 SiC 電晶體,這標誌著電裝首次將 SiC 用於車載二極體和電晶體。由於電裝獨特的結構和加工技術,新開發的 SiC 電晶體應用了溝槽閘極 MOSFET,在對半導體構成挑戰的車載環境中實現了高可靠性和高性能。配備 SiC 功率半導體(二極體、電晶體)的新型升壓功率模組與配備 Si 功率半導體的傳統產品相比,體積縮小約 30%,功率損耗減少約 70%,有助於實現小型化。此升壓功率模組有望提高車輛的燃油效率。

 

DENSO表示,該公司將繼續致力於REVOSIC技術的研發,並將其應用擴展到電動車,包括混合動力車和純電動車,以協助建立低碳社會。

 

近日,DENSO在新聞稿中指出,功率半導體就像人體的肌肉。它根據 ECU(大腦)的命令移動逆變器和馬達(肢體)等組件。汽車產品中使用的典型功率半導體由矽 (Si) 製成。相較之下,碳化矽在高溫、高頻和高壓環境下具有優越的性能,有助於顯著降低逆變器功率損耗、尺寸和重量。因此,SiC裝置因其加速車輛電氣化而受到關注。

 

Denso指出,使用該公司碳化矽功率半導體的升壓功率模組比使用矽功率半導體的傳統產品尺寸小約30%,功率損耗減少70%。這樣可以縮小產品尺寸並提高車輛燃油效率。

 

電裝工程師也表示,與矽相比,碳化矽的電阻較低,因此電流更容易流動。由於這項特性,原型 SiC 裝置被突然的高電流湧浪損壞。為此,電裝多部門協作,討論瞭如何充分利用SiC的低損耗性能,同時防止市場上的設備損壞,並用我們部門單獨想不出的想法解決了這個問題:採用特殊驅動IC高速切斷電流。

 

碳化矽專利:電裝排名第五

 

根據日經報道,日本和美國公司壟斷了新一代半導體材料碳化矽(SiC)相關的前5項專利。根據從事專利分析的日本Patent Result公司統計,涉足碳化矽半導體基板的美國Cree排名第一,其次是羅馬、住友電工等日本公司。



根據截至29月XNUMX日公佈的美國專利數據,以數量和關注度計算分數。在純電動車(EV)、光電發電系統逆變器等領域,碳化矽的應用範圍不斷擴大。在脫碳社會中,需求預計會擴大。

 

 Patent Result分析顯示,排名第一的Cree在碳化矽基板和結晶專利方面具有優勢。第2名羅馬和第5名電裝在降低功率損耗方面具有優勢,第3名住友電工具有比碳化矽更強的晶體結構,第4名三菱電機在半導體裝置結構方面具有優勢。


電裝有更大的目標


2019年,豐田和電裝共同宣布成立新的合資企業。新公司主要開發下一代汽車半導體技術。他們把目光投向了氧化鎵和鑽石,這些可以挑戰SiC(碳化矽)和GaN(氮化鎵)的功率半導體。

透過對產品基本結構和加工技術的深入研究,新合資公司將專注於開發電動車電源模組或自動駕駛汽車外圍監控感測器等電子元件的先進前瞻性技術。

作為全球少數能夠生產IGBT的整車廠之一,豐田與富士電機、三菱電機、電裝等都有深入的合作。電裝入股英飛凌,並與京都大學創辦的科技新創公司FLOSFIA合作,加強汽車半導體產品的研發與應用。他們都在投資研發新一代功率半導體裝置,以降低和縮小電動車功率模組的成本和尺寸。






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