當(dāng)前，第三代半導(dǎo)體中的碳化硅功率器件，在導(dǎo)通電阻、阻斷電壓和結(jié)電容方面，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)硅功率器件。因此，碳化硅功率器件取代傳統(tǒng)硅基功率器件已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

面對(duì)當(dāng)前行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，威邁斯等新能源汽車第三方零部件供應(yīng)商如及時(shí)做出相應(yīng)布局，將能率先搶占發(fā)展高地。

具體來看，不同于普通的硅基半導(dǎo)體功率器件MOSFET，不同品牌之間的第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET的參數(shù)差異大，可替代性較差，在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下幾個(gè)方面的難點(diǎn)：

一是驅(qū)動(dòng)控制敏感。第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET的柵極氧化層由于比傳統(tǒng)的硅基更薄，其表面的缺陷更容易造成器件可靠性問題。傳統(tǒng)硅基MOSFET驅(qū)動(dòng)電平的設(shè)計(jì)范圍在±30V，對(duì)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)要求較低，而第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET的負(fù)向驅(qū)動(dòng)電平普遍要求在-7V以內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電平設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成產(chǎn)品失效率大幅增加，進(jìn)而造成產(chǎn)品質(zhì)量問題，對(duì)應(yīng)用該類器件的產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)設(shè)計(jì)、電路布局設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

二是瞬態(tài)熱管理難度大。第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET器件采用了更小的晶圓，使得器件的瞬態(tài)散熱要求更加嚴(yán)苛，傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)和熱評(píng)估手段無法直接應(yīng)用到該類器件上，需采用更加高效的散熱方式和專門熱評(píng)估手段，才能確保該類器件的可靠應(yīng)用。

三是EMC電磁干擾問題更加嚴(yán)重。第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET由于結(jié)電容的減少，在降低開關(guān)損耗的同時(shí)，也帶來了更加嚴(yán)重的EMC電磁干擾問題，對(duì)應(yīng)用該類器件的產(chǎn)品的電路布局設(shè)計(jì)技術(shù)、EMC濾波設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求。

針對(duì)上述痛點(diǎn)，威邁斯通過針對(duì)第三代半導(dǎo)體功率器件出臺(tái)各項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)范、測(cè)試規(guī)范，針對(duì)不同品牌的差異采用不同的參數(shù)和控制方式，形成了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)規(guī)范。

其中，在驅(qū)動(dòng)控制敏感方面，威邁斯研究評(píng)估不同廠商的第三代半導(dǎo)體器件的參數(shù)，通過功率地和驅(qū)動(dòng)地回路獨(dú)立控制的硬件電路設(shè)計(jì)解決功率回路中等效串聯(lián)電感對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的影響；在瞬態(tài)熱管理方面，公司通過建立瞬態(tài)熱仿真模型、晶圓直接溫度標(biāo)定等方法，獲得瞬態(tài)下的熱分布數(shù)據(jù)，并基于此數(shù)據(jù)形成系統(tǒng)級(jí)的瞬態(tài)熱管理策略；在EMC設(shè)計(jì)方面，為實(shí)現(xiàn)部件內(nèi)部開關(guān)電磁干擾抑制的系統(tǒng)性優(yōu)化，公司通過專利保護(hù)的EMC濾波器件以及主動(dòng)EMC抑制技術(shù)，優(yōu)化開關(guān)電磁干擾源頭，并通過優(yōu)化高低壓布局、高低壓屏蔽，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的開關(guān)電磁干擾路徑控制及耦合串?dāng)_抑制。

一系列的布局，使得威邁斯在第三代半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域中取得了亮眼的成績。據(jù)威邁斯IPO上市招股書披露，公司在11kW車載電源產(chǎn)品及40kW液冷充電樁模塊產(chǎn)品，成功應(yīng)用第三代半導(dǎo)體功率器件MOSFET，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)發(fā)貨，已于2022年實(shí)現(xiàn)銷售收入14,579.97萬元。

可以預(yù)見的是，依托先發(fā)優(yōu)勢(shì)，威邁斯在第三代半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)的份額有望繼續(xù)擴(kuò)大。

審核編輯黃宇