罗姆自研用于牵引逆变器驱动的SiC塑封半桥模块，对车规级SiC模块市场发起攻势。
今年6月， 罗姆面向300kW以下的xEV用牵引逆变器，开发出二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”。 TRCDRIVE pack™是罗姆用于牵引逆变器驱动的SiC封装型模块的专用商标，“TRC”代表牵引，“DRIVE”代表驱动。
TRCDRIVE pack™有什么特性呢？据罗姆介绍，它的功率密度高，并采用罗姆自有的引脚排列方式，有助于解决牵引逆变器面临的小型化、效率提升和减少工时等主要课题。
对一向重晶圆及芯片自制，模块合作的罗姆而言，车规级模块的自研自制意味着它搭建了在车用SiC领域的垂直整合供应链——从晶圆到系统之路，更贴近终端客户和需求，市场空间更广阔。
01.
为什么自制车规级SiC模块？
对罗姆而言，开发xEV逆变器用全SiC模块，是经过深思熟虑后的结果。
首先，为什么是SiC？
这要从SiC和Si的物理特性来看。第一，SiC的禁带宽度更宽，大约是Si的3倍左右，击穿场强更强，大约是Si的10倍，这使得SiC的耐压特性更好，更适合应用于高压场合。第二，SiC的电子饱和速度更高，如此开关速度变得更快，也就更节能、更容易小型化。
总的来说，SiC具有高耐压、在大功率应用条件下导通电阻低（损耗低）、可高频工作等特点，非常适用于大功率应用，尤其是在电动汽车、工业设备和可再生能源系统等高性能的应用上。
其次，为什么是面向xEV逆变器？
根据Yole Intelligence 2023年功率SiC报告，从xEV中各种应用产品的市场规模来看，按DC-DC、OBC和牵引逆变器这三个主要应用产品区分，可以看到，虽然DC-DC、OBC有一定的比例，但是占比最大的是牵引逆变器。也就是说，整个车载的SiC主战场是牵引逆变器。
目前，在xEV中，Si基IGBT是逆变器的主流功率元器件，SiC MOSFET用于高压或高功率产品，对GaN在牵引逆变器中的应用趋势争议不断。
随着电动汽车对高压、高功率、高效率的不断追求，如何实现功率模块的高耐压、更高效、更小型一直是各家半导体公司的研究方向。全SiC模块，牵动整个xEV逆变器的未来。
来自罗姆日本总部系统解决方案开发本部的水原德健指出，2021年后发售的纯电动车较多采用SiC。从牵引逆变器的电流值来看，其中600A以上和低于300A比例并不是很多， 300A~600A之间占到七成左右。不同类型xEV所用的功率元器件，可以看到，IGBT主要用于混合动力车，而SiC则广泛应用于中、高端车型以及卡车、公共汽车等。总体来说，300A以上的大电流和400V以上的高耐压区需要全SiC模块。
因此，xEV应用领域中SiC的市场规模格外诱人。Yole预测，2025财年潜在市场规模超2,000亿日元，预计到2028财年将达到10,000亿日元。
从xEV应用中各种SiC功率器件的市场规模来看，按混合模块中的二极管、分立二极管、分立晶体管以及全SiC模块来区分，可以看到， 全SiC模块整体占比最大 。
市场极其需要全SiC模块，开发具有竞争力的模块对于公司来说必要且紧迫，水原德健说。
02.
SiC模块怎样才极具竞争力？
罗姆认为，市场需要的是支持 小型化、高功率密度和减少工时的全SiC模块 。
若要实现小型化，自芯片至封装都要下大功夫。
水原德健介绍道，相比以往的封装技术， TRCDRIVE pack™尺寸减小了28% 。具体来讲，主要是通过三步实现：1、采用使电流在内部芯片间均匀流动的罗姆自有布局设计；2、主电流和控制信号的路径分离（采用Press fit pin）；3、采用低导通电阻的第4代SiC MOSFET，效率更高。
“Press fit pin”引脚，恰恰是减少安装工时的核心设计。只需从顶部按压栅极驱动器电路板即可完成连接，有助于减少安装工时。 在封装型模块中实现Press fit pin时，由于需要在引脚已安装于引线框架上的状态下用树脂进行密封，因此很难确保引脚之间的公差。而TRCDRIVE pack™通过内部布局和罗姆自有的封装技术，攻克了这个课题。
不仅如此， 相比普通SiC封装型模块，实现了1.5倍的业界超高功率密度。 具体来讲，一方面是取得更低的电感值，另一方面是散热性能要更出色。采用铜夹钳，优化电源端子布局，通过尽可能扩大主电流布线中的电流路径和采用双层布线结构，降低了电感值（5.7nH），从而有助于降低开关时的损耗。另外，采用银烧结的技术，以及高性能树脂（Tg>230℃），使得散热性能更出色。
该产品虽然是模块产品，但目前已经确立了类似于分立产品的量产体系，与以往普通的SiC壳体型模块相比，产能提高了约30倍。新产品将于2024年6月开始暂以月产10万个的规模投入量产。前道工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福冈县）和蓝碧石半导体宫崎工厂（日本宫崎县），后道工序的生产基地为罗姆总部工厂（日本京都府）。
水原德健认为该产品类似于分立产品，具有SiC塑封半桥模块的灵活性，配合银烧结、塑封转模等技术可以更便捷地实现六合一SiC全桥模块。
目前，罗姆正在开发配有散热器的六合一模块，并将于2024年第二季度开始供应样品，相比以往的SiC壳体型模块，功率密度将达1.3倍，这将有助于加快符合规格要求的牵引逆变器设计速度和产品阵容扩展。
罗姆期望，到2027财年，罗姆将实现超600亿日元（约合413.7百万美金）的SiC功率模块业务的销售目标。
03.
Eco家族，一脉相承
在罗姆的产品体系中， TRCDRIVE pack™是碳化硅品牌——EcoSiC™的重要分子，而EcoSiC™又是Eco系列的关键SiC品牌。
罗姆“Power Eco Family（功率节能家族）”品牌理念的一脉相承在此得以淋漓尽致的体现。
水原德健表示，EcoSiC™结合了“Eco”和“SiC”两个术语，象征着生态系统和卓越技术之间的联系。该设计集成了电路图案和六边形晶体结构，代表了SiC技术的精确性和创新性。这些要素突出了罗姆对提供先进和可持续解决方案的承诺。该品牌是罗姆“Power Eco Family”品牌理念的一部分，旨在最大限度地提高电子应用程序的效率和紧凑性，同时对环境做出积极贡献。
众所周知，罗姆的氮化镓品牌——EcoGaN™自2022年以来一直在使用，支持罗姆不断增长的使用氮化镓的功率器件组合及其在开关速度方面的卓越性能。罗姆还将在未来为Eco系列添加高性能硅产品。
实际上， 罗姆不仅提供SiC产品，也拥有高度竞争力的隔离栅极驱动器 。
整个xEV电力部分主要分低压和高压部分，低压部分有电源管理、电源IC以及分立器件；高压部分是功率器件和栅极驱动器。其中，SiC功率器件和栅极驱动器作为xEV驱动部的关键器件，发挥着重要的做用。
目前市场上的隔离栅极驱动器有三种：光学式、容量式以及磁隔离式。随着电动汽车小型化要求日益凸显，磁隔离式比例大幅提高。罗姆使用独创的无磁芯变压器隔离技术，集成电源、温度控制、保护电路等，凭借包括封装在内的独创设计，实现高抗噪音、高可靠性。目前， 罗姆已取得面向汽车的磁隔离式+容量式隔离栅极驱动器IC约占全球60%的份额 。今后，罗姆将保持绝对份额，力争扩大销售额。
对于罗姆来说，隔离栅极驱动器的出货量将随着xEV市场的扩大大幅增加：2021财年大约100亿日元，到2023财年已经达到了250亿日元，到2025财年预计达到300亿日元的目标。
包含隔离栅极驱动器在内的各项资源，从仿真到热设计的丰富解决方案，又将加快TRCDRIVE pack™产品的评估和应用，助力罗姆SiC品牌的推广、市场规模目标的达成。
沪公网安备31010702008139