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近日，罗姆半导体公布了众多重磅消息，加快碳化硅（SiC）半导体进击速度，例如：
● 第4代SiC MOSFET成功应用于极氪汽车的极氪X、极氪009和极氪001等3款车型的主机逆变器上。
● 计划于2025年推出第5代SiC MOSFET，同时也提前了第6代及第7代产品的市场投入计划。
● 2024年日本工厂开始生产8英寸SiC，计划于2025年供货。
● 目前统计到2027年量产的所有项目，罗姆已在全球范围内获得130家以上的Design-win，金额达到1万亿日元（超过485亿人民币）。2025年SiC销售目标是超过1100亿日元（超过53亿人民币），2027财年超过2200亿日元（超过106亿人民币）。
同时，罗姆首次在PCIM Asia 2024展览会上公开亮相了最新的碳化硅模块产品，他们对这款产品信心十足——2027财年碳化硅模块营收要超过600亿日元（约合人民币29.13亿元），占总体碳化硅营收的27%以上。
究竟罗姆的碳化硅模块有哪些优势？设计上有哪些巧思？近日，“行家说三代半”采访了罗姆半导体高级经理苏勇锦。
罗姆将这款碳化硅模块新品命名为“TRCDRIVE pack™”，主要是为300kW以下新能源汽车牵引逆变器而开发打造的全新碳化硅技术平台。
这次首发的开发4款TRCDRIVE pack™产品均为半桥（二合一）SiC塑封模块，其中包括2个750V模块（BSTxxxD08P4A1x4）和2个1200V模块（BSTxxxD12P4A1x1），分别面向400V和800V车型。TRCDRIVE pack™产品目前具有2个封装尺寸，最大的输出电流为700A 以上。
苏勇锦认为，罗姆的TRCDRIVE pack™碳化硅半桥模块具备4大优势，分别是小型化、高功率密度、减少安装工时以及大规模生产，并详细介绍了模块中的设计要点。
塑封+Press Fit
模块尺寸缩小28%
与灌胶框架式碳化硅模块不同，目前大部分的SiC半桥塑封模块的引脚通常都放置在模块的侧面，极少企业可以做到将Press fit引脚放置在模块中间，这是由于塑封工艺导致的。
据苏勇锦介绍，塑封碳化硅模块要实现Press fit引脚设计，通常会先将引脚安装在引线框架上，再进行树脂密封，这就导致把信号引脚做在模块顶部的难度很高，最大的难点在于确保引脚之间的公差。
罗姆的TRCDRIVE pack™通过内部布局和罗姆自有的封装技术，攻克了引脚公差难题，“这是我们最大的创新点。”
传统塑封碳化硅半桥模块的结构是信号引脚和功率端子是从侧面引出的，相较之下，TRCDRIVE pack™模块的整体尺寸缩小了28%。
不同碳化硅模块示意图 来源：行家说三代半
为什么碳化硅塑封模块要采用顶部Press fit引脚设计？这是因为Press fit技术是通过将引脚压入PCB通孔中，来完成驱动板与功率模块的电气连接，消除了焊接工艺，减少装配时间和成本。
驱动板与碳化硅模块压接示意图 来源：行家说三代半
此外，塑封模块还具备大规模生产优势，相对灌胶模块来说，塑封生产工艺更简单，从成本控制和批量生产的角度来说也有很大的优势。
3D铜夹片降低杂散电感，散热板银烧结提升功率密度
目前，主流的车规级SiC模块通常仍然传统硅基IGBT模块的HPD灌封方式，因此无法充分发挥碳化硅器件的优势性能，业界正在致力于解决杂散电感、高工作温度、高可靠性和高功率密度等挑战。
罗姆的TRCDRIVE pack™碳化硅模块在解决杂散电感和高功率密度方面也有很多独到的设计。
由于碳化硅器件开关频率非常高，会导致电流变化更快，而杂散电感过高主要会对碳化硅功率器件的运行产生两个影响，一是导致Vds峰值过高，因此需要增加设计余量以降低过压击穿风险；二是导致电压电流更长更剧烈的拖尾震荡，这会将增加电磁干扰，对损耗及损耗计算造成影响。
据介绍，在降低杂散电感方面，罗姆TRCDRIVE pack™除了采用Press fit引脚设计，通过将主电流和控制信号的路径分离降低电感值外，其他方法还包括扩大主电流布线中的电流路径，以及采用双层布线结构。
这是因为碳化硅模块的杂散电感主要包括元器件本身的杂感和连接导体的回路杂感，TRCDRIVE pack™采用的3D 铜夹片（Cu Clip）布线，不仅可以降低杂散电感，还可以流过更大的电流。
据苏勇锦介绍，市面上常规产品的碳化硅半桥模块的电流水平约为300A，而罗姆的TRCDRIVE packTM在同样面积下可以达到450A，功率密度约为前者的1.5倍左右。
在提升功率密度方面，除了3D铜夹片外，罗姆还对功率端子进行了优化设计，TRCDRIVE pack™的NPN连接是不同于普通电源端子的连接方式，这更符合下游客户的实际应用需求，有助于将功率模块功率密度做得更高。
当然，TRCDRIVE pack™还采用了罗姆第4代SiC MOSFET，得益于该芯片的单位面积导通电阻非常高，导通损耗和开关损耗比普通产品做得更好，因此整体模块可以做到小型化和更高的输出电流能力。
此外，为了提升TRCDRIVE pack™的高温工作能力，罗姆TRCDRIVE pack™选用了耐高温、高性能的树脂（Tg＞230℃），同时还导入了大面积银烧结技术。除了SiC MOSFET的芯片顶部和底部会采用银烧结外，TRCDRIVE pack™还提供底部散热板采用银烧结工艺的产品选项，从而进一步降低碳化硅模块热阻，模块的出流能力、散热性能也更好。
除了这次推出的4款TRCDRIVE pack™半桥模块外，罗姆未来还会推出三相全桥（六合一）SiC塑封模块产品，将采用pin to pin的模块形态，功率密度将是现有三相全桥模块的1.3倍左右。
在产能方面，罗姆表示，相较于普通的SiC框架式灌封模块，他们的塑封模块产能可提高约30倍，这次发布的新产品已于2024年6月开始暂以10万个/月的规模投入量产。
而为了加快TRCDRIVE pack™产品的评估和应用，罗姆还提供各种支持资源，其中包括从仿真到热设计的丰富解决方案，助力客户快速采用TRCDRIVE pack™产品。另外，罗姆还提供双脉冲测试用和三相全桥用的两种评估套件，支持在接近实际电路条件的状态下进行评估。
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