芯耀
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周末和劉總等人一起找了地方喝了茶，主要聊了一些有關(guān)車載電源的發(fā)展方向，其中有一項(xiàng)內(nèi)容就是OBC和DCDC會(huì)選擇塑封的功率模塊去替代原有分立方案。換句話來(lái)說(shuō)，在汽車領(lǐng)域，從逆變器到我們看到的所有高壓功率部分，模塊化的趨勢(shì)是很明顯的。根據(jù)Yole分析報(bào)告，MOSFET市場(chǎng)有希望在2026年達(dá)到94億美金，IGBT市場(chǎng)84億美金，而功率模塊封裝材料市場(chǎng)在2026年有望實(shí)現(xiàn)35億美元的市場(chǎng)。
▲圖1.功率電子和功率封裝的市場(chǎng)
Part 1、功率封裝
從價(jià)值區(qū)分來(lái)看，功率封裝材料的最大細(xì)分市場(chǎng)是基板，其次是襯底，排在后面的是襯底貼裝和芯片貼裝材料。由于需求漸長(zhǎng)，功率器件市場(chǎng)的緊缺，這使得產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生了商業(yè)模式的改變和供應(yīng)鏈的重塑。
從目前來(lái)看，原有Tier 1的汽車零部件供應(yīng)商和車企OEM開(kāi)始深度參與到功率模塊的設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體器件的功率模塊封裝對(duì)于系統(tǒng)廠商和汽車廠商來(lái)說(shuō)，是一個(gè)往上游把控的機(jī)會(huì)，由于IGBT的功率封裝技術(shù)比較成熟，Tier1供應(yīng)商和OEM更愿意在碳化硅（SiC）MOSFET技術(shù)領(lǐng)域下手。
▲圖2.功率封裝的迭代
2021年的芯片短缺，使得中國(guó)汽車企業(yè)對(duì)于核心功率電子部件的希望是供應(yīng)鏈盡可能本地化。中國(guó)公司開(kāi)發(fā)功率模塊封裝解決方案，開(kāi)始使用一部分本土的功率芯片，歐洲、日本和美國(guó)公司提供的功率芯片還是占了比較多的部分。
▲圖3.基于SiC的封裝，從研發(fā)角度有一些可以做的點(diǎn)
從技術(shù)角度來(lái)看，功率模塊封裝技術(shù)不僅僅是關(guān)于引線鍵合、焊接和封裝；汽車領(lǐng)域的封裝技術(shù)，在功率密度、性能和可靠性有很強(qiáng)的要求是比較復(fù)雜的，需要特定的專有技術(shù)。
▲圖4.功率模塊的典型失效
Part 2、功率模塊的發(fā)展趨勢(shì)
從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，Yole和聯(lián)電的工程師分別給了一個(gè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，我的理解，是需要按照每家車企的選擇來(lái)做一個(gè)梳理，目前在單個(gè)企業(yè)的押注好像有些早。圍繞耐溫、可靠性、寄生電感、熱阻和成本這些要素，可以組合出很多的系統(tǒng)方案出來(lái)。
▲圖5.功率模塊的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
▲圖6.聯(lián)電探討的功率模塊技術(shù)
隨著SiC模塊的發(fā)展，圍繞Tier1和芯片廠家的各自路線是可以探討的，之前沒(méi)有特別的關(guān)注，接下來(lái)要花時(shí)間把這些信息收集起來(lái)進(jìn)行歸檔和整理。
▲圖7.功率模塊的封裝
每家的技術(shù)路線和考量是不同的。以安森美為例，它的發(fā)展重點(diǎn)也會(huì)放在塑封壓鑄模塊上，也可以做直接水冷。壓鑄模塊跟凝膠模塊的差異，模塊功率密度可以更高，雜散電感可以更低，尤其是碳化硅可以接受的工作溫度更高，到200℃甚至以上。碳化硅的工作溫度可以是很高的。
同樣的系統(tǒng)價(jià)錢，用壓鑄模塊應(yīng)該可以做到更大潛力和差異化——安森美現(xiàn)在跟很多車廠討論，為他們做一些特別制造的主驅(qū)模塊。冷卻塑封模塊的特性，除了比較低的雜散電感和高功率密度之外，在擴(kuò)展性方面也相對(duì)比較好。安森美可以用三個(gè)半橋的模塊做成150kW的功率，也可以把它們兩個(gè)合在一起做成300kW，基本上占用的空間沒(méi)有太大差異。跟凝膠模塊相比，壓鑄模塊的生命周期是比較長(zhǎng)的。在安森美雙面冷卻的模塊里，IGBT是一個(gè)智能芯片，主要內(nèi)置了兩個(gè)傳感器。一個(gè)是溫度傳感器（精準(zhǔn)的溫度檢測(cè)），另外一個(gè)是電流檢測(cè)也內(nèi)置在里面（總體反應(yīng)時(shí)間會(huì)比較快，能更好地去保護(hù)系統(tǒng)）。
▲圖8.安森美的技術(shù)路線
小結(jié)：
在功率半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)企業(yè)國(guó)產(chǎn)替代的空間是很大的，從未來(lái)的市場(chǎng)需求來(lái)看，供應(yīng)鏈安全的要求被放置在很高的位置。
