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自主研发芯片为比亚迪汉助力 SiC 功率模块先进工艺揭秘

丹东晓程 0浏览 2021-08-28 IP属地: 未知

中国中大型高端自主品车型,已经沉默很久了。多年以前一汽奔腾扑腾了一阵子,刚有起色又归于沉寂;江淮推出一款大车,挺有气派,但销量是真羞于提起,此后就进入了自主品牌中大型车的空窗期;吉利博瑞上市后,被寄予厚望,销量还是可以的,但维持理想的销量提升,步履沉重,此后再无能够提气的相类车型出现了。直到蔚来推出了蔚来ES8,比亚迪推出了汉,自主品牌高端旗舰车型市场才又被搅动得热闹起来。

比亚迪汉,作为新能源车型,天然带有差异化竞争优势,纯电,插电混动,燃油车型没有可比性。一脚踏入高端旗舰车型行列,就站稳了脚跟,作为新能源车型,卖得比自主品牌同级别燃油车型还要好,还是持续的好,上市一年,销量超过10万,大家很快能认可它,接受它,以往对自主品牌车型的偏见不见了,很不容易,这就让很多人感到意外和艳羡。其实,比亚迪汉的走红,属于情理之中意料之外,毕竟比亚迪技术积淀摆在那里,专注新能源这么多年,自主研发一直坚持,也该出些好东西了。

自主研发芯片为比亚迪汉助力 SiC 功率模块先进工艺揭秘


单说比亚迪汉,浑身上下技术含量满满,火爆是必然。其中有个藏在汉身体里的小物件,就为汉的火爆立下了汗马功劳。

比亚迪汉车身里不为认知的神秘物件

比亚迪汉长项很多,短板不短,其中性能之强被普遍认可。让一款车拥有优异的性能,为造车人所梦寐以求。

为什么汉的性能不一般?经过一番探究,笔者才搞明白,原来它装有比亚迪自主研发的三相全桥SiC 功率模块。作为比亚迪明星车型“汉EV”,就搭载了这种碳化硅功率模块。

同功率水平下,SiC 功率模块体积比IGBT缩小50%以上。这个小小的“大杀器”,不仅仅带来电控效率、续航能力的提升,同时使功率密度增加至少一倍,输出功率可达250KW以上,让电驱系统将功率与扭矩发挥到极致,大幅提升了电驱的性能表现,助力比亚迪汉EV整车实现百公里加速3.9s。比亚迪半导体SiC模块还可满足20KHz以上的使用频率,使车主畅想静音驾驶。

SiC功率模块超低的开关和导通损耗、超高的工作结温等特性,在实现系统高效率和高频化方面,起到了决定性作用。

这也是比亚迪旗舰车型汉,成为全球新能源明星产品背后的秘密。

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揭开比亚迪芯片的神秘面纱

比亚迪半导体碳化硅SiC功率模块是一款三相全桥拓扑结构的灌封全碳化硅功率模块,主要应用于新能源汽车电机驱动控制器。

它采用纳米银烧结工艺代替传统软钎焊料焊接工艺,提升了高温可靠性,充分发挥SiC高工作结温性能。相比传统焊接产品,可靠性寿命提升5倍以上,连接层热阻降低95%。

以下有很多陌生的专业术语,看起来有些不明觉厉,所以挺神秘。

纳米银烧结工艺烧结体具有优异的导电性、导热性、高粘接强度和高稳定性等特点,应用该工艺烧结的模块可以在高温状态下长期工作。

纳米银烧结工艺在芯片烧结层形成可靠的机械连接和电连接,半导体模块的热阻和内阻均会降低,整体提升模块性能及可靠性。

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纳米银烧结与传统焊料烧结对比图

SiC芯片正面互联,采用了先进的Cu clip bonding工艺,提高了SiC模块的过流能力,增强了散热性能,抑制了芯片的温度提升。

采用超声波焊接工艺连接绝缘基板金属块与外部电极,减小模块杂散电感,并增强过流及散热能力。

材料选择,采用氮化硅AMB(活性金属钎焊)陶瓷覆铜基板,大幅降低热阻,良好的散热提升了芯片使用寿命。

总之,比亚迪半导体碳化硅SiC功率模块工艺先进,技术顶尖,材质优异。炼成经历,非同一般。

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超声波焊接图

多年媳妇熬成婆 多年心血流成河 技术积淀成就芯片

十几年技术积淀,形成了比亚迪的芯片研发实力。

凭借独到的远见卓识、多年的功率器件设计经验和集团汽车级应用平台资源,比亚迪半导体率先进军SiC功率器件研发领域,现已成为国内首批自主研发并量产应用SiC器件的半导体公司。

比亚迪汉横空出世,标志着在SiC器件领域,比亚迪半导体已实现SiC模块在新能源汽车高端车型电机驱动控制器中的规模化应用,其自主研发制造的高性能碳化硅功率模块,是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控制器中大批量装车的SiC三相全桥模块。

公开资料显示,2004年,比亚迪微电子公司注册成立。据称,比亚迪半导体将来最核心的产品将是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。在电动车上,IGBT的作用是交流电和直流电的转换,同时还承担电压的高低转换功能,这被认为是电动车的核心技术之一。

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2008年,比亚迪冒着巨大风险以2亿元收购了巨亏中的宁波中纬,今天看来这是其半导体发展的关键一步。2010年,比亚迪自造的1.0代IGBT芯片问世。2013年,2.0代芯片正式装车比亚迪e6。2014年,完成微电子与光电子部门整合。2018年,比亚迪微电子发布全新一代车规级IGBT4.0芯片。2020年,比亚迪微电子更名为比亚迪半导体有限公司。布局芯片17年,值此全球“缺芯”之际,比亚迪大显身手。

现在,比亚迪半导体已经发展到了成为令国外巨头都颤抖的对手。曾经德国博世的刹车系统要2000元一套,但是后来比亚迪自研了刹车系统,博世瞬间从2000元降到800。

目前,在新能源领域,比亚迪几乎已经覆盖了芯片设计、晶圆制造、封装测试、整车测试和下游应用全产业链芯片的研发与制造。已成功量产触控类MCU、BMS前端检测芯片、电池保护IC与驱动IC;在消费领域,其嵌入式指纹芯片、CIS和电磁传感器等。

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经过十余年的研发积累和与新能源汽车领域的规模化应用,比亚迪半导体拥有了充足的技术储备和丰富的产品类型,与来自汽车、消费和工业领域的客户建立了长期紧密的业务联系,成为国内自主可控的高效、智能、集成的车规级IGBT领导厂商。比亚迪半导体多款IPM、PIM产品更成功导入国际国内知名品牌。近期,DIP25 15A以及PIM系列产品获得知名厂商认可,并已成功导入山东某知名家电品牌,开始持续量产供货中。

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比亚迪不仅是新能源车巨擘,还是半导体研发制造大鳄。有强大的芯片研发制造实力作支撑,比亚迪新车好车鱼贯而出,明星爆款接二连三,精品高端性能强大,也就不足为奇了。期待比亚迪以更好的产品,给消费者带来幸福的体验和豪华的享受。

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