英飛凌推出1200 V碳化硅MOSFET，實現(xiàn)前所未有效率和性能

在PCIM Asia期間，英飛凌科技股份公司在媒體見面會上宣布推出革命性的碳化硅（SiC）MOSFET技術，使產(chǎn)品設計可以在功率密度和性能上達到前所未有的水平。英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部中國區(qū)負責人于代輝先生以及英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部總監(jiān)馬國偉先生聯(lián)袂介紹了英飛凌在助力于“中國制造2025”方面所做的貢獻以及1200V碳化硅（SiC）MOSFET技術的優(yōu)勢、現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向。

于代輝首先介紹了英飛凌科技及其工業(yè)功率控制事業(yè)部。他表示，20多年來，英飛凌一直走在開發(fā)碳化硅解決方案的較前列，致力于滿足用戶對節(jié)能、縮減尺寸、系統(tǒng)集成和提高可靠性的需求。英飛凌在所有專注的產(chǎn)品市場均名列前茅，英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部的核心實力和價值主張是：優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務；領先的尖端科技和知識產(chǎn)權(quán)組合；系統(tǒng)技術專長以及廣博的應用能力；遍及全球的強勢業(yè)務網(wǎng)絡，在當?shù)靥峁╀N售和應用支持；以及敬業(yè)的銷售團隊和分銷商伙伴。

他說，在分立式IGBT半導體市場英飛凌科技的功率器件位列第一；在IGBT模塊市場排名第二；在全球IGBT產(chǎn)品（模塊和分立式器件）市場排名第一。

于代輝認為，功率半導體在整個電能供應鏈中扮演越來越重要的角色。英飛凌解決方案致力于提高電能供應鏈的效率，服務領域包括可再生能源發(fā)電（風能、光伏）、智能輸配電（高壓直流輸電、基于電壓源換流器的高壓直流輸電、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器）、用電（變頻電機驅(qū)動、各類電源/功率因數(shù)校正、機車牽引、電動車驅(qū)動及充電、金屬處理）。英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部的業(yè)務領域有5個：工業(yè)、家用電器、電力牽引、能源和商農(nóng)業(yè)用車。

他介紹了英飛凌助力中國光伏產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的情況。英飛凌與陽光電源強強聯(lián)手，截至2015年1月，英飛凌為中國較大的光伏逆變器制造商陽光電源交付了10萬個PrimePACK™ IGBT模塊，8300MW的陽光電源太陽能逆變器采用了PrimePACK™模塊。在節(jié)能方面，采用PrimePACK™的逆變器可實現(xiàn)高達98.7%的效率，與其前代產(chǎn)品相比效率提升4.2%；采用英飛凌高效PrimePACK™模塊的逆變器每年可多生產(chǎn)4.8億千瓦時電。在減排方面，每年可再生能源總計發(fā)電116億千瓦時，相當于300萬人的年用電量或0.5-1億人的生活用電量，總計年減排1000萬噸二氧化碳；英飛凌下一代.XT技術能使系統(tǒng)輸出功率再提升25%。此外，英飛凌還致力于功率半導體應用技術的開發(fā)和合作，通過與中國高校和企業(yè)的合作，交流應用的技術需要和發(fā)展方向，開發(fā)和分享先進應用技術，并為“中國制造2025”源源不斷地輸送人才。

據(jù)介紹，在“中國制造2025”的十大重點領域中，英飛凌有八大側(cè)重領域與之高度吻合。此次，亮相英飛凌展臺的產(chǎn)品以及系統(tǒng)解決方案重點聚焦在軌道交通、輸配電、可再生能源以及智能制造等多個領域，對接“中國制造2025”。未來，英飛凌將在助力“中國制造2025”的進程中發(fā)揮更大的作用。

英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部總監(jiān)馬國偉博士針對新發(fā)布的全新1200 V SiC MOSFET表示，英飛凌的CoolSiC™ MOSFET具備更大靈活性，可提高效率和頻率。它們將有助于電源轉(zhuǎn)換方案的開發(fā)人員節(jié)省空間、減輕重量、降低散熱要求，并提高可靠性和降低系統(tǒng)成本。他介紹，20多年來，英飛凌一直走在開發(fā)SiC解決方案的較前列，致力于滿足用戶對節(jié)能、縮減尺寸、系統(tǒng)集成和提高可靠性的需求。英飛凌制造出數(shù)百萬件含有SiC器件的產(chǎn)品，其肖特基二極管和J-FET技術使設計人員能夠?qū)崿F(xiàn)利用傳統(tǒng)芯片不可能達到的功率密度和性能。該解決方案現(xiàn)在朝前邁出了一大步，將功率MOSFET涵蓋在內(nèi)，這使得從SiC技術獲得的益處將被提升到前所未有的新水平。

他表示，現(xiàn)代工業(yè)電力電子的應用，如軌道交通、電力傳輸和工業(yè)傳動，對功率半導體器件在日趨嚴苛的應用環(huán)境下的穩(wěn)定性、可靠性要求越來越高。同時，由于智能制造的發(fā)展和成本的壓力，對功率半導體器件的標準化要求也越來越迫切。另外，在推動功率半導體芯片技術發(fā)展時，同樣也會受到傳統(tǒng)封裝設計在功率規(guī)格、擴容性及雜散電感等方面的限制。電力電子行業(yè)期待新的封裝設計理念來助力發(fā)展，突破瓶頸。

此次，英飛凌推出革命性的碳化硅MOSFET技術，使產(chǎn)品設計可以在功率密度和性能上達到前所未有的水平。英飛凌的CoolSiC™ MOSFET具備更大靈活性，可提高效率和頻率。此次展出的全新1200 V SiC MOSFET兼具可靠性與性能優(yōu)勢，在動態(tài)損耗方面樹立了新標桿，相比1200 V硅（Si）IGBT低了一個數(shù)量級。初期的應用重點在于光伏逆變器、不間斷電源（UPS）或充電/儲能系統(tǒng)等應用的系統(tǒng)性能提升，此后會將其范圍擴大到工業(yè)變頻器。該項技術的優(yōu)勢也正是“中國制造2025“的核心體現(xiàn)：新能源、高能效、有效利用資源。

他說，SiC MOSFET帶來的影響非常顯著。電源轉(zhuǎn)換方案的開關頻率可達到目前所用開關頻率的三倍或以上。這能帶來諸多益處，如減少磁性元件和系統(tǒng)外殼所用的銅和鋁兩種材料的用量，便于打造更小、更輕的系統(tǒng)，從而減少運輸工作量，并且更便于安裝。新解決方案有助于節(jié)能的特點由電源轉(zhuǎn)換設計人員來實現(xiàn)。這些應用的性能、效率和系統(tǒng)靈活性也將提升至全面層面。

該MOSFET完全兼容通常用于驅(qū)動IGBT的+15 V/-5 V電壓。它們將4 V基準閾值額定電壓（Vth）與目標應用要求的短路魯棒性和完全可控的dv/dt特性結(jié)合起來。與Si IGBT相比的關鍵優(yōu)勢包括：低溫度系數(shù)的開關損耗和無閾值電壓的靜態(tài)特性。

全新MOSFET融匯了多年SiC半導體開發(fā)經(jīng)驗，基于先進的溝槽半導體工藝，代表著英飛凌CoolSiC 產(chǎn)品家族的較新發(fā)展。該產(chǎn)品系列包括肖特基二極管和1200 V J-FET器件以及在一個模塊中集成Si IGBT和SiC二極管的一系列混合解決方案。

首款分立式1200 V CoolSiC MOSFET的導通電阻（RDS(ON)）額定值為45 mΩ。它們將采用3引腳和4引腳TO-247封裝，針對光伏逆變器、UPS、電池充電和儲能應用。4引腳封裝有一個額外的源極連接端子（Kelvin），作為門極驅(qū)動的信號管腳，以消除由于源極電感引起的壓降的影響，這可以進一步降低開關損耗，特別是在更高開關頻率時。

另外，英飛凌還宣布推出基于SiC MOSFET技術的1200 V‘Easy1B’半橋和升壓模塊。這些模塊采用PressFIT連接，有良好的熱界面、低雜散電感和堅固的設計，每種封裝的模塊均有11 mΩ和23 mΩ的RDS(ON)額定值選項。

據(jù)馬國偉博士介紹，新一代PrimePACK™ 結(jié)合了IGBT5和創(chuàng)新.XT技術，是IGBT芯片和模塊技術發(fā)展的一個重要里程碑。IGBT5降低靜態(tài)和動態(tài)功率損耗，提高功率密度，而.XT模塊工藝技術增強了熱管理和功率循環(huán)能力從而延長產(chǎn)品壽命。這一技術組合使得PrimePACK™模塊把系統(tǒng)的功率密度推向一個新高度。

采用目前第四代IGBT4的PrimePACK™3 用于光伏逆變器的較大規(guī)格是1400A 1200V，需要2片IGBT模塊并聯(lián)才能構(gòu)成500kW逆變器的一個橋臂。而采用較新第五代IGBT5和創(chuàng)新.XT技術的PrimePACK™3+較大電流可達1800A，使得光伏逆變器系統(tǒng)得到較優(yōu)的實現(xiàn)，即采用三電平結(jié)構(gòu)、以及提升輸入電壓到1500V。IGBT模塊不需要并聯(lián)就可以實現(xiàn)1000kW，這使得1000kW需要的PrimePACK™3從12只減少到了9只。對比單機1000kW與500kW雙機并聯(lián)，體積可減小40%以上。為用戶降低系統(tǒng)成本，并實現(xiàn)業(yè)內(nèi)較高效率，符合光伏行業(yè)的發(fā)展方向。

他還介紹了采用英飛凌全新XHP™封裝的FF450R33TE3模塊（450A 3300V），八個并聯(lián)即可實現(xiàn)3.3kV / 3600A規(guī)格，可用于構(gòu)成±500kV / 3GW柔性直流輸電VSC-HVDC系統(tǒng)，這將大幅超過目前世界較高電壓較大容量柔性直流輸電工程。

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