摘要 – 在未來幾年投入使用SiC技術(shù)來應(yīng)對汽車電子技術(shù)挑戰(zhàn)是ECSEL JU 的WInSiC4AP項目所要達到的目標之一。ECSEL JU和ESI協(xié)同為該項目提供資金支持，實現(xiàn)具有重大經(jīng)濟和社會影響的優(yōu)勢互補的研發(fā)活動。由DTSMNS(Distretto Tecnologico Sicilia Micro e Nano Sistemi)牽頭，20個項目合作方將在技術(shù)研究、制造工藝、封裝測試和應(yīng)用方面展開為期36個月的開發(fā)合作。本文將討論本項目中與汽車相關(guān)的內(nèi)容，重點介紹有關(guān)SiC技術(shù)和封裝的創(chuàng)新。

Introduction

簡介

WInSiC4AP聯(lián)盟由來自4個歐盟國家(意大利、法國、德國和捷克共和國)的20個合作伙伴組成，包括大型企業(yè)、中小企業(yè)、大學(xué)和政府科研機構(gòu)。在這種背景下，企業(yè)(汽車制造、航空電子設(shè)備、鐵路和國防)和垂直產(chǎn)業(yè)鏈(半導(dǎo)體供應(yīng)商，電感器和電容器廠商)以及學(xué)術(shù)機構(gòu)和研究實驗室將合作設(shè)計解決方案，解決技術(shù)難題，分享專有知識，同時也可能出現(xiàn)無法預(yù)料的結(jié)果。WInSiC4AP的核心目標是為高能效、高成本效益的目標應(yīng)用開發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會問題，克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細分市場以及汽車、航空電子、鐵路和國防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。WInSiC4AP方法是依靠產(chǎn)業(yè)垂直整合的優(yōu)勢，按照應(yīng)用需求優(yōu)化技術(shù)，發(fā)展完整的生態(tài)系統(tǒng)，并將相關(guān)問題作為可靠性問題給予全面分析。在當(dāng)今美日等國家正在發(fā)展碳化硅技術(shù)，新企業(yè)搶占市場的背景下，該項目將提升歐盟工業(yè)、一級和二級供應(yīng)商以及產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)的競爭力。項目組將針對目標應(yīng)用開發(fā)新的拓撲結(jié)構(gòu)和架構(gòu)，在實驗室層面模擬操作環(huán)境，推進目前急需的還是空白的技術(shù)、元器件和演示產(chǎn)品的研發(fā)工作，以縮小現(xiàn)有技術(shù)水平與技術(shù)規(guī)范的極高要求之間的差距。

在開始討論技術(shù)和開發(fā)目標前，先看一下圖1的電動汽車概念的簡單示意圖。在這種情況下，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和牽引電機所用的電子元器件是本項目的研究方向。

圖1：電動汽車工作原理示意圖[資料來源：卡塔尼亞大學(xué)演講文稿]

圖2是大家都熟悉的硅和寬帶隙材料(SiC，GaN)的比較圖。在開關(guān)頻率不是重點的汽車應(yīng)用中，卓越的驅(qū)動性能和寬廣的工作溫度范圍讓SiC成為電動汽車設(shè)計者的首選功率器件。

圖2：Si、SiC和GaN的特性優(yōu)值比較[來源：YoleDéveloppement]

I. WInSiC4AP 的主要目標

A. 主要目標

WInSiC4AP致力于為高能效、高成本效益的目標應(yīng)用開發(fā)可靠的技術(shù)模塊，以解決社會問題，并克服歐洲在其已處于世界領(lǐng)先水平的細分市場以及汽車、航空電子、鐵路和國防領(lǐng)域所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。

B. 演示品

所有技術(shù)開發(fā)和目標應(yīng)用的講解和展示都是使用含有本項目開發(fā)出來的SiC技術(shù)模塊和封裝的原型演示品：

汽車與鐵路：

1.PHEV(插電式混動汽車)或BEV(純電動汽車)車載充電器

2.HEV(混動汽車)、BEV和FC(燃料電池汽車)隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器

3. 鐵路機車智能功率開關(guān)(IPS-RA)

4. 航空級智能功率開關(guān)(IPS-AA)

納 / 微電網(wǎng)與航空電子：

5.用于納米/微電網(wǎng)V2G / V2H的高效雙向SiC功率轉(zhuǎn)換器

6.航空電子逆變器。

航空電子：

7. LiPo接口

8.引擎控制器 - 逆變器

該項目的實施分為三個主要階段：規(guī)范和用例定義，技術(shù)開發(fā)，原型演示品開發(fā)。