意法半导体(ST)的先进碳化硅功率器件加快汽车电动化进程

横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics，简称ST;纽约证券交易所代码：STM)在混动汽车和电动汽车(EV，Electric Vehicles)市场发布了先进的高能效功率半导体器件，同时还公布了新产品AEC-Q101汽车质量认证时间表。

电动汽车和混动汽车通过提高电能利用率来延长续航里程。意法半导体最新的碳化硅(SiC)技术让车企能够研制续航里程更长、充电速度更快的电动和混动汽车，使其更好地融入车主的生活。作为碳化硅技术的领导者，针对汽车所有主要电气模块，意法半导体率先推出新一代整流管和MOSFET晶体管。新产品可用于高压功率模块和分立功率解决方案，包括牵引变频器、车载充电器和辅助直流-直流转换器。

目前，功率模块通常主要依赖于标准硅二极管和隔离栅双极晶体管(IGBT)。碳化硅是一项较新的宽带隙技术，可使功率模块尺寸变得更小，而工作电压远高于今天电动汽车和混动汽车动力总成的400V电压。碳化硅二极管和晶体管的结构缩小，内部电阻随之变低，响应速度较标准硅产品更快，实现电能损耗最小化，使相关器件尺寸缩小，节省空间，降低重量。

意法半导体事业群副总裁兼功率晶体管产品部总经理 Mario Aleo表示：“主要整车企业和零配件一级供应商正在将碳化硅技术用于未来产品研发，发挥其在各种工作场景中总体效率高于标准硅器件的优势。我们的碳化硅产品性能表现优异，已进入产品认证的最后阶段，我们正在协助客户准备2017年新车型发布计划。”

意法半导体是业界第一批发布碳化硅高压MOSFET的公司，早在2014年就推出了其首款1200V 碳化硅MOSFET晶体管，创下业内领先的200°C 额定工作温度，让设计人员能够实现更高效、简化的设计。

意法半导体采用业内最先进的制造工艺和4吋晶圆制造碳化硅二极管和晶体管。为降低制造成本，提高产品质量和产能，满足汽车工业的需求，意法半导体正在升级改造碳化硅MOSFET晶体管和二极管的生产线，预计2016年底完成6吋晶圆制造设施升级计划。

意法半导体已完成650V AEC-Q101级碳化硅二极管认证，最新的650V 碳化硅MOSFET和1200V碳化硅二极管将于2017年初完成。新一代1200V碳化硅MOSFET将于2017年底完成认证测试。

STPSC20065WY 650V碳化硅二极管现已全面量产，采用DO-247封装，同时还提供额定电流和外观尺寸更小的TO-220封装。STPSC10H12D 1200V碳化硅二极管正在向大客户提供样片，采用TO-220AC封装，5月开始量产，汽车级产品预计在2016年底量产，还将提供6A至20A额定电流和多种封装选择。

SCTW100N65G2AG 650V碳化硅MOSFET正在向大客户提供样片，采用HiP247封装，2017年上半年进入预备量产阶段。为让开发人员实现更紧凑的设计，650V碳化硅MOSFET H2PAK贴装版将于2017上半年完成认证。

技术说明

采用意法半导体的650V SCTW100N65G2AG碳化硅MOSFET的电动/混动汽车主变频器(频率通常高达20kHz)，比采用同级别的IGBT的解决方案提高能效多达3%。能效的显著提升使电池续航和自动驾驶时间更长，功率单元变得更小、更轻，对散热要求更低。碳化硅MOSFET可降低变频器功率损耗(中低负载高达80%)，让设计人员能够开发开关频率更高的更紧凑的设计。此外，基于碳化硅的解决方案可提供稳健性更高的内部体效应二极管，不再需要IGBT解决方案必需的续流二极管，从而进一步降低成本、空间和重量。

在OBC车载充电器和直流-直流转换器等电动汽车和混动汽车系统中，碳化硅开关速度比标准硅产品快是其固有特性，可大幅提升开关频率，降低无源器件的尺寸。而且，碳化硅MOSFET适用于各种拓扑，可提升设计灵活性。

这些技术进步有助于提升混动和电动汽车的技术水平。此外，与竞争品牌的碳化硅产品相比，意法半导体的先进制造工艺有诸多优势，例如在很宽的工作温度范围内运行稳定性十分优异，这意味汽车的加速性能和续航里程更加可靠。

意法半导体的碳化硅MOSFET采用其专有的高热效HiP247™封装，额定结温创下200°C业内最高记录，通态电阻温漂很低，即使高温时通态电阻变化也很小，有助于提升系统能效，降低冷却系统和印刷电路板尺寸要求，简化热管理设计。

意法半导体的新650V和1200V碳化硅二极管拥有当今市面上最低的正向压降(VF)，最大限度降低电动和混动汽车功率转换器的耗散功率及其转化的热量，这些优异的热特性有助于进一步改进汽车的运行可靠性。