以下完整內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球-《英飛凌2025年寬禁帶開發(fā)論壇學(xué)習(xí)總結(jié)》系列- 文字原創(chuàng)，素材來源：Infineon- 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會(huì)在知識(shí)星球發(fā)布，歡迎學(xué)習(xí)、交流

導(dǎo)語(yǔ)：在剛剛過去的英飛凌2025年寬禁帶開發(fā)論壇上，英飛凌與匯川等企業(yè)展示了寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的最新進(jìn)展。從SiC與GaN技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用到融合Si與SiC逆變器概念，再到頂側(cè)冷卻封裝、XT互連技術(shù)，再到循環(huán)壽命提升、軟件微控制單元技術(shù)等解決方案，這些技術(shù)不僅提升了電力系統(tǒng)的效率與可靠性，還推動(dòng)了電動(dòng)汽車的革新。今天我們聚焦于新能源汽車領(lǐng)域，看看寬禁帶功率半導(dǎo)體發(fā)生了哪些有趣的故事？有待來了怎樣的技術(shù)革新？

目錄

1. 寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在電力系統(tǒng)中的領(lǐng)先地位

2. SiC+Si，用于增強(qiáng)牽引逆變器智能、成本效益和實(shí)用性的先進(jìn)多變量融合概念

3. SiC MOSFET頂側(cè)冷卻解決方案的應(yīng)用

4. SiC XT互連，如何使碳化硅在高功率應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命？

5. 650V GaN如何驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制的未來？

6. GaN單片雙向開關(guān)如何成為電力電子領(lǐng)域的新范式？

7. GaN在OBC中的核心價(jià)值體現(xiàn)是什么？為什么？

8. 寬禁帶半導(dǎo)體在牽引逆變器中的持續(xù)創(chuàng)新

9. 軟件控制高密度功率轉(zhuǎn)換的汽車與工業(yè)微控制單元的關(guān)鍵是什么？

|SysPro備注：本文為引導(dǎo)文(摘要)，完整記錄請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球中查閱

01

寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)在電力系統(tǒng)中的領(lǐng)先地位

在2025年寬禁帶開發(fā)論壇上，英飛凌介紹了寬禁帶材料領(lǐng)域的最新進(jìn)展，重點(diǎn)討論了SiC和GaN技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新。英飛凌介紹了基于第二代SiC技術(shù)的EasyPack 2C系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品引腳兼容且具備高溫操作能力，功率密度提升高達(dá)33%，壽命延長(zhǎng)10倍。此外，還推出了XHP2產(chǎn)品系列，適用于高功率應(yīng)用。

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同時(shí)，分享了GaN技術(shù)在充電器、AI數(shù)據(jù)中心、微型逆變器及機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用，并強(qiáng)調(diào)了GaN雙向開關(guān)的創(chuàng)新性，能顯著提高效率和功率密度。

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英飛凌還計(jì)劃推出內(nèi)置GaN的EasyPack S模塊，輸出功率高達(dá)20千瓦。此外，英飛凌在Si、SiC和GaN技術(shù)上均取得進(jìn)展，包括推出世界上最薄的20um 300mm硅功率晶圓、開始量產(chǎn)8英寸SiC晶圓，并成功研發(fā)出世界上第一個(gè)300mm GaN功率晶圓。

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SiC+Si，用于增強(qiáng)牽引逆變器智能、成本效益和實(shí)用性的先進(jìn)多變量融合概念

匯川，介紹了一種融合Si與SiC技術(shù)的電動(dòng)汽車逆變器概念。

首先概述了創(chuàng)新汽車技術(shù)趨勢(shì)及EV市場(chǎng)信息，指出EV市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)推動(dòng)了功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。接著，詳細(xì)闡述了為何融合Si與SiC技術(shù)適用于電動(dòng)汽車逆變器？通過結(jié)合Si-IGBT在大電流下的低導(dǎo)通損耗和SiC-MOSFET在低電流下的低開關(guān)損耗優(yōu)勢(shì)，提高了逆變器的整體效率。

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然后，還介紹了融合逆變器的工程設(shè)計(jì)原則與措施，包括驅(qū)動(dòng)方案的選擇、動(dòng)態(tài)特性的校準(zhǔn)等，并展示了測(cè)試結(jié)果，表明融合概念在輕載效率上的顯著提升。

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此外，還討論了融合逆變器的電磁兼容性表現(xiàn)，指出其無需額外電磁兼容性成本。

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最后，總結(jié)了融合Si與SiC技術(shù)的成本效益和未來應(yīng)用前景，并強(qiáng)調(diào)了可靠的工程實(shí)踐對(duì)于最大化融合技術(shù)性能的重要性。

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SiC MOSFET頂側(cè)冷卻（TSC）解決方案的應(yīng)用

英飛凌，介紹了一種頂側(cè)冷卻封裝解決方案，重點(diǎn)介紹了第二代Cooler Sic MOSFET技術(shù)。首先概述了不同封裝概念，指出頂側(cè)冷卻封裝結(jié)合了通孔（DO）封裝和表面貼裝器件（SMD）封裝的優(yōu)點(diǎn)，既提供了良好的熱性能，又支持自動(dòng)化組裝。

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接著，詳細(xì)討論了頂側(cè)冷卻封裝的熱性能，指出其設(shè)計(jì)需仔細(xì)考慮封裝公差、PCB翹曲和適當(dāng)?shù)牟迦肓Φ纫蛩?，并通過不同的熱界面材料和組裝方式來優(yōu)化熱性能。

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此外，還介紹了第二代CoolSIC產(chǎn)品組合，強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)在降低開關(guān)損耗、提高熱性能和系統(tǒng)可靠性方面的優(yōu)勢(shì)。最后，總結(jié)了頂側(cè)冷卻封裝的主要優(yōu)點(diǎn)，包括提高功率密度、優(yōu)化系統(tǒng)效率、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性以及支持廣泛的集成選項(xiàng)和自動(dòng)化組裝過程。

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SiC XT互連，如何使碳化硅在高功率應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命？英飛凌，介紹了如何通過XT互聯(lián)技術(shù)提升SiC在高功率應(yīng)用中的壽命。首先，概述了SiC在逆變器設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，如提高電動(dòng)汽車充電效率和牽引系統(tǒng)節(jié)能約10%。然而，碳化硅功率模塊在機(jī)械應(yīng)力下的壽命較短。為研究其壽命，需進(jìn)行功率循環(huán)測(cè)試，通過施加負(fù)載電流脈沖并測(cè)量相關(guān)參數(shù)，以評(píng)估模塊的疲勞和失效。圖片來源：Infineon測(cè)試發(fā)現(xiàn)，SiC模塊的主要失效模式是芯片下焊層退化，這限制了其功率循環(huán)性能。為改善這一問題，英飛凌引入了XT技術(shù)，包括改進(jìn)的芯片附著層和銅鍵合線，顯著提高了功率循環(huán)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用XT技術(shù)的SiC模塊在功率循環(huán)測(cè)試中表現(xiàn)出更高的可靠性。圖片來源：Infineon|SysPro備注，以上內(nèi)容為摘要，完整內(nèi)容在知識(shí)星球內(nèi)記錄與發(fā)布

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650V GaN如何驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制的未來？

英飛凌，探討了650V CoolGaN技術(shù)在電機(jī)控制未來的應(yīng)用。

首先介紹了電機(jī)逆變器的基本原理，指出傳統(tǒng)硅基器件在開關(guān)過程中存在輸出電容、反向恢復(fù)電荷等問題，導(dǎo)致開關(guān)損耗。隨后，介紹了CoolGaN技術(shù)，該技術(shù)能顯著降低輸出電容和反向恢復(fù)電荷，同時(shí)減少導(dǎo)通損耗和驅(qū)動(dòng)損耗。

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CoolGaN技術(shù)還支持更高開關(guān)頻率，提高電機(jī)能量傳輸效率，并允許設(shè)計(jì)更緊湊、無散熱片的系統(tǒng)，降低成本。同時(shí)，展示了一個(gè)使用CoolGaN器件的PCB示例，在無散熱片情況下，能在高環(huán)境溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高功率密度。

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此外，CoolGaN還支持雙向開關(guān)和新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如電流源逆變器，有助于減少電磁干擾和濾波需求。最后，總結(jié)了CoolGaN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，包括系統(tǒng)成本節(jié)約、可靠性提升、更高效的PCB設(shè)計(jì)以及顯著的能效提升。

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GaN單片雙向開關(guān)如何成為電力電子領(lǐng)域的新范式？

英飛凌，介紹了其單片雙向開關(guān)技術(shù)及其在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

演講首先回顧了電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程，并指出第四代技術(shù)可能涉及單片雙向開關(guān)等新概念。隨后，詳細(xì)介紹了英飛凌的雙向開關(guān)家族，包括高壓和中壓雙向開關(guān)，強(qiáng)調(diào)了其在減小尺寸、降低功耗和系統(tǒng)成本方面的優(yōu)勢(shì)

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重點(diǎn)，討論了高壓雙向開關(guān)的工作原理、操作模式及動(dòng)態(tài)參數(shù)，并解釋了如何通過智能柵極技術(shù)解決襯底浮動(dòng)問題？此外，還對(duì)比了雙向開關(guān)與傳統(tǒng)單向開關(guān)在背靠背配置下的性能，表明雙向開關(guān)在導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和功率密度方面具有優(yōu)勢(shì)。

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最后，探討了雙向開關(guān)在交流應(yīng)用中的目標(biāo)市場(chǎng)和關(guān)鍵趨勢(shì)，包括替換背靠背開關(guān)、單級(jí)隔離交流功率轉(zhuǎn)換和電流源逆變器等，并展望了未來的產(chǎn)品路線圖和演示板。

07

GaN在OBC中的核心價(jià)值體現(xiàn)是什么？為什么？

英飛凌，介紹了主題為GaN在OBC中的核心價(jià)值體現(xiàn)。

首先，概述了車載充電器的市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)，指出GAN技術(shù)因其高效率、高功率密度和低成本等優(yōu)勢(shì)，正逐漸成為市場(chǎng)主流。

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接著，詳細(xì)介紹了使用GAN器件的系統(tǒng)架構(gòu)，包括單相和三相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并強(qiáng)調(diào)了多級(jí)拓?fù)湓诠芾黼妷簯?yīng)力方面的優(yōu)勢(shì)。通過具體案例分析，展示了GAN在800伏車載充電器中的應(yīng)用，包括基于兩級(jí)PFC的架構(gòu)和飛行電容與DAB控制的DCDC階段，證明了GAN技術(shù)能顯著提高系統(tǒng)效率和功率密度，同時(shí)減小無源元件的尺寸和成本。

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最后，總結(jié)了使用GAN技術(shù)的車載充電器在體積和成本上的優(yōu)勢(shì)，并展示了一款800伏車載充電器的參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了超過96%的峰值效率，并提供了不同電池輸出電壓下的測(cè)試結(jié)果。

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08

寬禁帶半導(dǎo)體在牽引逆變器中的持續(xù)創(chuàng)新

英飛凌，聚焦于電動(dòng)汽車（EV）動(dòng)力系統(tǒng)的創(chuàng)新，旨在提升長(zhǎng)途駕駛的續(xù)航能力。

首先，介紹了設(shè)計(jì)EV動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)需考慮的基本因素，包括峰值功率需求和部分負(fù)載效率，并指出Si和SiC在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的成本效益。

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隨后，提出了結(jié)合Si和SiC優(yōu)勢(shì)的融合開關(guān)技術(shù)，通過優(yōu)化半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效能同時(shí)控制成本。同時(shí)，還強(qiáng)調(diào)了高速公路效率對(duì)提升客戶滿意度和市場(chǎng)接受度的重要性，并介紹了通過新一代功率器件和驅(qū)動(dòng)IC提高系統(tǒng)效率的方法。

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此外，展望了未來動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，包括多級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電機(jī)控制算法的優(yōu)化，以進(jìn)一步提升整體效率。最后指出，未來動(dòng)力系統(tǒng)將呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，針對(duì)不同市場(chǎng)需求選擇合適的半導(dǎo)體技術(shù)，并強(qiáng)調(diào)了800伏系統(tǒng)和高效率驅(qū)動(dòng)技術(shù)在長(zhǎng)途駕駛中的關(guān)鍵作用。

09

軟件控制高密度功率轉(zhuǎn)換的汽車與工業(yè)微控制單元的關(guān)鍵是什么？

英飛凌，聚焦于汽車和工業(yè)微控制器在軟件控制高密度功率轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。

首先，介紹了汽車微控制器產(chǎn)品線，強(qiáng)調(diào)了高功率密度、高效能轉(zhuǎn)換的趨勢(shì)，并指出微控制器需具備高分辨率PWM、快速ADC轉(zhuǎn)換和低延遲數(shù)據(jù)處理等特性。同時(shí)，展示了從TC2到TC4的微控制器發(fā)展歷程，并強(qiáng)調(diào)了TC4在支持軟件控制功率轉(zhuǎn)換方面的優(yōu)勢(shì)。

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接著，介紹了一項(xiàng)可行性研究，展示了如何利用MATLAB Simulink和硬件支持包進(jìn)行設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試？隨后，介紹了英飛凌的微控制器產(chǎn)品線PSOC C3，包括主產(chǎn)品線P5和性能產(chǎn)品線P8，重點(diǎn)介紹了P8在功率控制加速方面的優(yōu)勢(shì)，并展示了如何利用藍(lán)牙工具箱進(jìn)行項(xiàng)目創(chuàng)建和設(shè)備配置？

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最后，通過一個(gè)三相交錯(cuò)圖騰柱PFC的示例，展示了如何利用PSOC C3進(jìn)行高效功率轉(zhuǎn)換控制？演講總結(jié)了英飛凌在汽車和工業(yè)領(lǐng)域提供的高性能微控制器及其完整生態(tài)系統(tǒng)。

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