不止SiC，英飞凌功率器件：火力全开

在公司位于马来西亚新厂第一阶段项目启动以后，英飞凌在SiC市场有了更多的筹码。
 
按照英飞凌所说，作为业界领先的功率系统半导体供应商，他们在碳化硅 (SiC) 技术开发、器件设计和应用方面拥有超过 20 年的经验，公司也已做好准备去满足更智能、更高效的能源生产、传输和消耗需求。公司的专家也了解如何降低系统复杂性，从而降低中高功率系统的系统成本和缩小尺寸。
 

 
英飞凌强调，公司会在现有硅器件的基础上不断进行 SiC 产品（包括采用沟槽技术的革命性的 CoolSiC^TM MOSFET）的扩展。除了确保最佳解决方案的可用性之外，英飞凌还付出额外的努力来优化基于 SiC 的产品，以满足特定的应用要求。“由于利用隔离栅极输出部分可以更轻松地处理超快速开关功率晶体管（例如 CoolSiC^TM MOSFET），因此我们为客户提供了基于无芯变压器技术的、完美匹配的电隔离 EiceDRIVER^TM栅极驱动器 IC。”英飞凌在公司网站中介绍说。近年来，英飞凌也生产了数百万个混合模块（快速硅基开关与 CoolSiC ^TM肖特基二极管的组合），积累了大量专业知识和产能，进一步增强了公司的技术领先地位。
 
但如上所述，其实除了SiC，英飞凌在Si和GaN方面也有了广泛的布局。在日前于深圳举办的PCIM Asia展会上，英飞凌也带来了一系列领先的产品展示。据英飞凌介绍，公司在这次展会上带来了最新的碳化硅、IGBT功率模块，以及IPM和固态隔离器等产品的展示，并首次展示英飞凌在风能、光伏、储能、充电桩、工业驱动和自动化以及采暖通风等应用领域的完整产品解决方案。
 
例如在展台上，我们就看到了英飞凌全新的CoolSiC^TM MOSFET 650V和1200V G2技术。
 

 
作为英飞凌最新的碳化硅（SiC）MOSFET 沟槽技术。新款 CoolSiC MOSFET 650V 和 1200V 第二代可在不影响质量和可靠性水平的情况下，将 MOSFET 关键性能指标（例如存储能量和电荷）与上一代产品相比提高高达 20%，从而提高整体能效。
 
据展台工作人员介绍，其 CoolSiC MOSFET 沟槽技术提供了优化的设计权衡，与目前常用的 SiC MOSFET 技术相比，可实现更高的效率和可靠性。通过与.XT 封装技术结合，该公司进一步提高了基于 CoolSiC G2 的设计潜力，具有更高的导热性、更好的装配控制和更高的性能。
 
据英飞凌提供的数据显示，配备 CoolSiC G2 的电动汽车直流快速充电站与前几代产品相比，功率损耗可减少高达 10%，同时实现更高的充电容量，且不会影响外形尺寸。基于 CoolSiC G2 器件的牵引逆变器可进一步增加电动汽车续航里程。在可再生能源领域，采用 CoolSiC G2 设计的太阳能逆变器可实现更小的尺寸，同时保持高功率输出，从而降低每瓦成本。
 
在展会现场，我们还看到了英飞凌推出的4.5kV XHP^TM 3 IGBT模块。据介绍，这是英飞凌为了顺应小型化和集成化设计趋势而研发的一款产品。通过这样的一款产品，公司希望能够改变目前采用两电平和三电平拓扑结构且使用2000V至3300V交流电压的中压变频器（MVD）与交通运输的应用市场。


 
英飞凌介绍说，XHP^TM系列包括一款带有一个发射极控制续流二极管和TRENCHSTOP^TM  IGBT4 450A半桥IGBT模块，以及一款带有发射极控制E4二极体的450A二极体半桥模块。这两个模块的绝缘电压均提高至10.4kV。通过这对组合的配置，有助于在不降低效率的情况下简化并联并且缩小尺寸。
 
“以前，并联模块需要复杂的母线，令设计工作变得复杂且会增加电感。 XHP^TM系列采用了创新的设计，通过将模块并排放置简化了并联设计，这也使得模块在并联时只需要一个直流母线即可实现。”工作人员表示。同时进一步指出，4.5kV XHP^TM系列还帮助开发人员减少设计过程中元器件的使用数量。传统的IGBT三电平解决方案需要多个单IGBT开关和一个半桥二极体，而采用新器件的设计只需要两个半桥开关和一个更小的半桥二极体，这对驱动的集成化是一个重大的进步。”
 
此外，英飞凌在此次展会上还首次展出了公司最新推出的高性能1200V CIPOS^TM Maxi 智能功率模块。
 
据介绍，高性能 CIPOS^TM Maxi 智能功率模块 (IPM) 集成了各种功率和控制组件，以提高可靠性、优化 PCB 尺寸和系统成本。这次新推出的三款新产品则包括 IM12B10CC1、IM12B15CC1和 IM12B20EC1，电流规格从10A到20A不等，输出功率最高可达4.0kW，堪称最小封装、最高功率密度的性价比之选。
 
借助CIPOS^TM Maxi IPM系列产品的优越特性，英飞凌能够帮助终端更好地控制变速驱动应用中的三相交流电机和永磁电机，为诸如低功率工业电机驱动器、泵、风扇驱动器和 HVAC（供暖、通风和空调）有源滤波器等应用提供支持。尤其对于需要出色热性能和电气隔离以及满足 EMI 要求和过载保护的电源应用来说，该系列产品非常适用。
 
首次亮相这个展会的产品还包括英飞凌推出的全新SSI系列固态隔离器产品系列。
 
英飞凌表示，该产品可实现更快速、可靠的开关，并拥有光学固态继电器（SSR）所不具备的保护功能。同时，这些隔离器采用无芯变压器技术，支持高20倍的能量传输，还有电流和温度保护功能，实现更高的可靠性和更低的拥有成本。
 

 
在展会现场，半导体行业观察还看到了英飞凌高效的“chip-embedding”SiC解决方案。
 
去年，英飞凌就和SCHWEIZER 联合宣布，双方正在开发一种解决方案，将英飞凌的 1200 V CoolSiC^™ 芯片直接嵌入到印刷电路板 (PCB) 上。这将增加电动汽车的续航里程并降低总系统成本。这两家公司也已经展示了这种新方法的潜力：能够在 PCB 中嵌入 48 V MOSFET，使性能提高了 35%。
 
“我们的共同目标是将汽车电力电子提升到新的水平。PCB 的低电感环境可实现干净、快速的切换。结合 1200 V CoolSiC^™ 器件的领先性能，芯片嵌入可实现高度集成和高效的逆变器，从而降低整体系统成本。”英飞凌方面强调。
 
据笔者从行业中的了解，如果这个方案最终落地，对于汽车终端开发者来说，必然将是一个新的飞跃。