在全球可持續發展的背景下，低碳化已經成為各行各業的共同目標。據統計，全球二氧化碳氣體排放量的23%以上來自交通運輸部門。在電動汽車領域，電驅系統的低碳化尤為重要。近年來，碳化硅（SiC）模塊因其優越的性能逐漸受到關注，成為電驅系統低碳化的關鍵技術。

圖 SiC模塊應用于電動汽車電驅系統電機控制器
來源 車用碳化硅功率模塊的電熱性能優化與評估,馬榮耀等

碳化硅是第三代寬禁帶半導體材料之一，具有高耐壓、低導通損耗、高溫穩定性等優勢。與第一代半導體材料硅相比，碳化硅帶隙(3.26 eV）比硅（1.12 eV）大，介電擊穿強度比硅高10倍、電子飽和速度是硅的2倍、熱導率比硅高3倍。與傳統的Si基功率器件相比，SiC器件能減少80%的晶片尺寸，降低60%的功率損耗，同時滿足高集成、輕量化發展需求，大幅提升電驅系統的效率和可靠性。

圖 寬禁帶材料SiC的優勢 來源 安森美

根據Yole最新報告，2023年SiC器件全球市場規模約 27 億美元，預計2029年將超過100億美元，2023-2029年復合年增長率為25%。其中，純電動汽車（EV）是SiC器件主要的市場驅動力，占據了70%以上的市場份額，包括電動汽車充電器和電源在內的工業應用為SiC器件市場規模的增長提供了進一步的動力。? ?

圖 2023年-2029年SiC功率器件市場預測 來源 Yole

電驅動系統是電動汽車的“心臟”，直接影響到整車的能源效率、續航里程等。SiC在電動汽車上主要應用于電驅動系統，包括牽引逆變器、電源轉換系統（DC/DC轉換器）、電源驅動系統、車載充電機（OBC）等。據統計，B級以上新能源車SiC 器件需求量約為66-150顆之間，如B級汽車Tesla Model S 僅SiC SBD 使用量已超過60顆，C級汽車小米SU7的單電機、雙電機版本用SiC MOSFET分別約為64顆、112顆。因此，SiC器件是直接影響到電動汽車能源效率、續航里程的關鍵功率器件。

圖 SiC應用于電動汽車及充電樁 來源 方正微電子

而SiC器件的優良特性，需要通過封裝與電路系統實現功率和信號的高效、高可靠連接才能得到完美展現。然而，現有的封裝技術大多都是沿用Si基器件的類似封裝，要充分發揮碳化硅的以上性能還有諸多關鍵問題亟待解決。SiC器件具有高頻特性，結電容小，柵極電荷低，開關速度快，開關過程中的電壓和電流的變化率極大，寄生電感在極大的 di/dt下，極易產生電壓過沖和振蕩現象，造成器件電壓應力、損耗的增加和電磁干擾問題。

此外，尋求適應不同工況的連接材料和封裝工藝；適當減少熱界面層數，縮減模塊體積，提升功率密度和多功能集成；采用先進散熱技術、加壓燒結工藝，設計功率半導體芯片一體化，優化多芯片布局等方式，是解決SiC器件高溫、嚴寒等極端條件可靠性急劇下降、模塊內部互擾、多面散熱、大容量串并聯、制造成本高等問題的關鍵。

賽米控丹佛斯作為功率半導體技術領導者，在全碳化硅功率模塊方面開發了 DCM? 和 eMPack??兩種車規級功率模塊。其中DCM? SiC通過基于銅線鍵合和燒結芯片連接的先進粘合和連接技術DBB?、獲得專利的Transfer Molding 獨特模塑，以及ShowerPower? 直接液冷技術，提高了SiC功率模塊的功率密度、熱魯棒性、使用壽命和可靠性。

7月5日，賽米控丹佛斯將出席第三屆功率半導體 IGBT/SiC 產業論壇，并做《碳化硅模塊賦能電驅系統的低碳化》主題演講，敬請期待！

原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：碳化硅模塊如何賦能電驅系統的低碳化