在牽引逆變器用全SiC模塊上 羅姆這個創(chuàng)意很吸睛

回顧電動車的發(fā)展歷程，早期其核心部件主要依賴硅基器件。但近年來，隨著SiC工藝的不斷革新與性價比的持續(xù)提升，其應用已從旗艦車型擴展至更多中低端低壓平臺。2021年后，純電動車中牽引逆變器使用的電流值在300A～600A之間的占比已達73%，其中300A以上的大電流和400V以上的高耐壓區(qū)需采用全SiC模塊。在電動車的各類SiC器件中，全SiC模塊的占比超90%，主要應用于牽引逆變器。

面向主機牽引逆變器，滿足300A以上大電流和400V以上高耐壓區(qū)的全SiC模塊在市場上占據(jù)重要地位。然而，長期關注電動汽車領域的羅姆公司在此前一直缺乏具有競爭力的產(chǎn)品。不過，該公司近期成功開發(fā)出了面向300kW以下電動汽車用牽引逆變器的全SiC模塊TRCDRIVE pack?。據(jù)羅姆半導體（深圳）有限公司技術中心高級經(jīng)理蘇勇錦介紹，“TRCDRIVE pack?”是羅姆的注冊商標，其中TRC代表牽引，DRIVE代表驅動。

電動車電力系統(tǒng)主要由OBC、DC-DC以及驅動單元（包括牽引逆變器、電機等）組成。驅動單元大致可分為三合一、單獨電控以及多合一等類型。電動驅動的核心在于功率器件，如IGBT和SiC，它們負責驅動電機。由于電機通常設計為三相，因此在實際應用中需處理六個橋臂。在電控設計中，多數(shù)廠家會選擇將其中一個橋臂的兩個MOSFET集成在一個模塊中，形成二合一模塊，也有將六個MOSFET全部集成在一個模塊中的六合一設計。TRCDRIVE pack?即采用二合一模塊設計。此外，目前SiC模塊主要分為灌膠和塑封兩種，TRCDRIVE pack?屬于塑封模塊。

創(chuàng)新設計

一直以來，SiC功率器件都面臨著難以同時減小尺寸并降低損耗的難題。TRCDRIVE pack?通過采用羅姆首創(chuàng)的“press fit pin”與塑封模塊工藝，成功實現(xiàn)了尺寸減小和損耗降低的雙重目標。該模塊將頂部信號引腳做得更小，優(yōu)化了公差，相較于傳統(tǒng)結構，模塊尺寸減小了28%。同時，由于信號引腳位于模塊頂部，只需從頂部按壓柵極驅動器電路板即可完成連接，有助于減少安裝工時。此外，模塊內部設計了良好的均流路徑，實現(xiàn)了主電流和控制信號的分離。

TRCDRIVE pack?模塊具備高功率密度特性，功率密度是傳統(tǒng)產(chǎn)品的1.5倍左右。在相同面積下，普通產(chǎn)品輸出300A電流，而TRCDRIVE pack可以輸出450A電流，對整機電控出流能力有很大提升。該模塊通過使用Cu Clip布線和獨特的3D clip設計，擴大了主電流布線中的電流路徑，降低了電感值（5.7nH），從而降低了開關損耗。同時，模塊的功率端子也得到優(yōu)化，更加適應客戶實際應用需求。此外，產(chǎn)品選用耐高溫、高性能的樹脂，有效解決了客戶面臨的高溫問題。

羅姆已經(jīng)為TRCDRIVE pack?模塊確立了類似于分立產(chǎn)品的量產(chǎn)體系，與以往普通的SiC殼體型模塊相比，產(chǎn)能提高了約30倍。由于采用塑封設計，生產(chǎn)工藝更簡單，從成本控制和批量生產(chǎn)的角度來說，具有顯著優(yōu)勢。

TRCDRIVE pack?涵蓋兩個耐壓級別（750V和1200V）以及大小兩種尺寸，以適應不同的功率需求。小型模塊適用于普通轎車，而大型模塊則適用于需要更高輸出功率的車型，如超跑和SUV，其最大輸出電流可達700A以上。該模塊采用銀燒結工藝連接底部散熱板，以降低熱阻、提升出流能力和整機散熱性能。為滿足不同客戶需求，羅姆提供了豐富的產(chǎn)品陣容。此外，為方便客戶評估和前期研發(fā)，羅姆還推出了包含TRCDRIVE pack?和驅動板的評估套件。驅動板上使用了羅姆自有的高性能磁隔離驅動芯片，且水道和電容器均經(jīng)過專門定制，設計緊湊，可為客戶提供極大的前期研究便利性。此評估套件計劃于第三季度推出。

市場目標

電動車市場一直是羅姆的SiC業(yè)務最大的應用市場，在電動汽車領域，除了SiC功率器件，羅姆還致力于提供周邊的配套器件，如用于驅動SiC的隔離柵極驅動IC、電源管理IC，以及電流檢測的電阻、二三極管等。其負責驅動SiC MOSFET的隔離柵極驅動IC采用了羅姆獨創(chuàng)的無磁芯變壓器隔離技術，并集成了電源、溫度監(jiān)控、保護電路等，展現(xiàn)了其在模擬器件領域的深厚積累。

目前，羅姆在全球面向牽引逆變器的隔離柵極驅動器市場中位居首位，在磁隔離式+容量式隔離柵極驅動器全球市場中占據(jù)60%份額。隨著馬來西亞工廠新廠房的建設和預計的年內量產(chǎn)，羅姆將滿足更多出貨需求。

目前，TRCDRIVE pack?共有4款產(chǎn)品，包括750V的2個型號（BSTxxxD08P4A1x4）和1200V的2個型號（BSTxxxD12P4A1x1）。羅姆計劃在2024年內開發(fā)出封裝尺寸（Small / Large）和安裝模式（TIM：heat dissipation sheet / Ag Sinter）不同的共12款產(chǎn)品。此外，目前羅姆正在開發(fā)六合一Sic封裝型模塊產(chǎn)品，為了最大化該產(chǎn)品性能，重新設計了水道、散熱板、電容等組件，在保持pin to pin的模塊形態(tài)基礎上，其功率密度可達到原來的約1.3倍。

值得注意的是，TRCDRIVE pack?模塊是羅姆最新發(fā)布的EcoSiC?品牌下的產(chǎn)品。EcoSiC?品牌名稱由兩部分組成：“Eco”寓意“環(huán)保、生態(tài)”，強調品牌的環(huán)保理念；而“SiC”作為羅姆的重點發(fā)展戰(zhàn)略產(chǎn)品之一，代表了品牌在SiC技術領域的專注與投入。品牌中的“E”不僅代表地球和元器件，其藍色底色還象征著羅姆對未來技術創(chuàng)新的追求和對環(huán)保的堅定承諾。尤其特別的是，其“SiC”中的“i”上的點被設計為六角形，與當前主流的6HSiC SiC器件的六邊形結構相呼應，體現(xiàn)了品牌與技術的緊密結合。

羅姆期望EcoSiC?品牌能夠引領SiC技術朝著更加創(chuàng)新、環(huán)保和生態(tài)的方向發(fā)展。在產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品戰(zhàn)略上，羅姆投入了大量資源，已獲得的pipeline總額已達1萬億日元。基于市場需求、產(chǎn)品競爭力以及已獲取的具體訂單數(shù)量，羅姆設定了明確的銷售業(yè)務目標：計劃在2025財年在SiC板塊實現(xiàn)1100億日元的銷售額，并在2027財年提升至2200億日元。目前，統(tǒng)計到2027年量產(chǎn)的所有項目，羅姆已經(jīng)在全球范圍內獲得130家以上的design-win。