近年來，為了追求更高的轉(zhuǎn)換效率和功率密度，在工業(yè)和新能源汽車領(lǐng)域，系統(tǒng)設(shè)計人員逐漸開始使用碳化硅器件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基于硅(Si)工藝的IGBT器件。但是，這種替代還處于早期階段。在大多數(shù)應(yīng)用中，包括碳化硅功率模塊和電力驅(qū)動組件，仍然使用從IGBT組件繼承的原始配置設(shè)計。比如在新能源汽車的電驅(qū)動系統(tǒng)中使用SiC  MOSFET時，大部分方案仍然采用IGBT功率模塊的封裝形式，以及體積較大的總線電容和水冷系統(tǒng)；在功率輸出方面，采用了適應(yīng)IGBT較低開關(guān)頻率的低速電機和變速箱(特斯拉model  3新能源汽車甚至采用分立器件封裝，而不是集成功率模塊封裝)。這些條件明顯制約了整個功率驅(qū)動組件效率的提高，影響了SiC  MOSFET性能優(yōu)勢的充分發(fā)揮。

為了釋放這些約束，使SiC功率器件充分發(fā)揮其突出的性能優(yōu)勢(高頻、高電壓、高溫、高效率、高功率密度)，需要將SiC功率模塊與電機和電控系統(tǒng)全方位匹配，從而優(yōu)化整個功率驅(qū)動系統(tǒng)。中科院與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的強有力合作，就是要充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢和能力，開展前沿技術(shù)的研發(fā)。合作的要點包括：

l開發(fā)適合高開關(guān)頻率SiC的小型高速電機及相應(yīng)的齒輪箱；

l開發(fā)與SiC特性相匹配的小型耐高溫電源模塊封裝，在模塊內(nèi)部芯片布局的設(shè)計中力求降低模塊本身的寄生電感；

l為釆用， cissoid耐高溫柵極驅(qū)動集成電路設(shè)計SiC電源驅(qū)動方案，合理布局，使SiC驅(qū)動與電源模塊的安裝距離最小，從而使驅(qū)動電路的寄生電感最小；

l從整機規(guī)劃出發(fā)，采用較小的總線電容和冷卻系統(tǒng)，將智能功率模塊、控制器、總線電容和冷卻系統(tǒng)高度集成和小型化，動力總成的轉(zhuǎn)換效率和能量密度顯著提高。

“無論是研究還是實際工業(yè)應(yīng)用，業(yè)界一直在追求電機與電力的完美融合。如今，工業(yè)和新能源汽車技術(shù)發(fā)展迅速，大規(guī)模電機和電氣應(yīng)用將引領(lǐng)和推動這一追求達(dá)到極致。”華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副教授孔武斌說。“目前，高可靠性SiC器件的應(yīng)用大大改善了匹配電機的電氣設(shè)計；然而，業(yè)界原有的基于硅器件的柵極級驅(qū)動器在可靠性方面仍然相對較弱，已經(jīng)成為實現(xiàn)高級應(yīng)用的瓶頸。CISSOID的高溫半導(dǎo)體芯片和封裝技術(shù)，以及其在石油、航空航天等高端應(yīng)用中積累的高可靠性系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗，將極大地幫助我們實現(xiàn)完美的電機和電氣一體化設(shè)計，以滿足未來的工業(yè)和新能源汽車。需求更高。”

“我們很高興與華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院合作；學(xué)院是中國，一流的科研機構(gòu)，擁有完整的科研創(chuàng)新平臺，承擔(dān)了多項國家重大科研項目，不斷推動電機電氣技術(shù)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車、航天等領(lǐng)域。雙方的R&D合作將為碳化硅電力電子應(yīng)用開發(fā)完全匹配和完全優(yōu)化的電機和電子控制系統(tǒng)，旨在提供更好的工業(yè)應(yīng)用，特別是新能源汽車應(yīng)用產(chǎn)品。”中鋼協(xié)首席執(zhí)行官戴夫赫頓說。“中芯國際一直非常重視與中國半導(dǎo)體行業(yè)的整合和發(fā)展。我們吸收了中國，的投資，并與中國公司在芯片制造、封裝和測試方面開展了廣泛合作。此次與中國一流科研機構(gòu)的合作，進一步凸顯了中芯國際力爭廣泛融入中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)的戰(zhàn)略。”

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，在(651，448)之后，中國新能源汽車的產(chǎn)銷量在(651，447)超過了120萬輛，分別為124.2萬輛和120.6萬輛。新能源汽車的發(fā)展繼續(xù)處于高水平，這使得碳化硅功率器件得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。然而，隨著功率半導(dǎo)體平均結(jié)溫的提高，在使用大量碳化硅功率器件的同時，通過耐高溫驅(qū)動器提供良好的配合變得極其重要。中電投與華中科技大學(xué)電氣電子工程學(xué)院的合作，是利用業(yè)界領(lǐng)先的耐高溫驅(qū)動器件為SiC功率元件提供支撐，實現(xiàn)電機與電控系統(tǒng)的完美匹配和全面優(yōu)化，獲得最佳的效率和功率密度。未來，雙方將共同推出高可靠性解決方案，包括高質(zhì)量和優(yōu)化的碳化硅智能功率模塊(IPM)以及性能最佳匹配的電機和電控系統(tǒng)的參考設(shè)計，以幫助加快中國工業(yè)和新能源汽車的發(fā)展。