性能全方面提升
英飞凌在2017年正式推出了第一代沟槽栅SiC MOSFET,即CoolSiC MOSFET G1。在CoolSiC MOSFET G1中,英飞凌采用沟槽栅的设计解决了SiC MOSFET中栅极氧化物的可靠性问题,并克服了常见的SiC MOSFET在控制和驱动方面的限制,这加速了SiC MOSFET上车的节奏。
在第二代产品上,英飞凌则在保持第一代产品高可靠性的同时,确保性价比的提升。同时在G2产品上增加了新的鲁棒性功能,最大程度提高对于SiC功率系统的投资利用率。
G2相比G1,几乎是全方位的提升,其中包括:
通过改进的芯片性能和FOMs(优势指标),在典型负载用例中,G2相比G1功耗要降低5%-20%;
通过改进的.XT封装互连,G2 SiC MOSFET耐热性提高12%;
同类最佳的导通电阻,以及市场上最为细分的产品组合;将最大栅源电压放大至10V到23V,可以适用于所有SiC应用,不需要为设计灵活性进行任何取舍;
过载结温高达200℃,以及雪崩鲁棒性,能够简化过电流系统设计,比如1200V的电网波动;稳定的短路额定值,1200V下保证2 µs的耐受时间;
可靠性方面,基于已经售出的G1 SiC MOSFET,英飞凌提供的数据显示,G1的DPM(百万分之一缺陷率)甚至要比Si功率器件更低,而G2基于G1的水平上进一步优化。
在硬开关应用中,G2的导通损耗和开关损耗总体相比G1降低10%;软开关应用中,使用LLC或CLLC拓扑时,G2能够相比G1降低5%的损耗。特别是在轻负载应用中,通过改进开关性能,G2相比G1能够降低20%的总功率损耗。
G2通过沟槽栅技术,结合.XT互连,在D2PAK-7封装中实现了额定8 mΩ、1200V 的SiC MOSFET。与其他相似型号的D2PAK-7封装的SiC MOSFET相比,除了耐热性强12%,损耗耗散能力(即将损耗热量散发出去的能力)提升14%。
G2的最高输出能力,也在D2PAK-7封装中实现,单芯片输出能力高,能够实现更高的系统功率或减少器件并联。
G2车规功率模块已量产上车,未来十年SiC收入目标增长15倍
根据英飞凌提供的产品组合,目前基于G2已经推工业级的650V、1200V分立SiC MOSFET产品,以及车规级750V、1200V的功率模块产品。另外基于G2的400V的工业级分立SiC MOSFET、650V和1200V的车规级功率模块也即将推出。
据了解,目前上汽集团的智己LS6已经搭载了英飞凌的第二代CoolSiC HybridPAC Drive模块,英飞凌为主驱逆变器提供一站式的解决方案。以智己LS6为例,其驱动逆变器采用了第二代CoolSiC HybridPAC Drive FS02功率模块、AURIX TC389 MCU、TLF35584电源管理芯片、IPDxx低压MOSFET等等。
对于未来,按照公司计划,在Kulim工厂的二期、三期投资将高达50亿欧元,预计在2027年夏天投入生产,并成为世界上最大的8英寸SiC功率晶圆厂。英飞凌预计,在产能的大幅扩张下,公司到下个十年结束,SiC业务将达到70欧元的总收入,这相比2023财年增长15倍。