揭秘比亚迪汉背后的自主核心技术---SiC功率模块

7月20日，比亚迪汉第10万辆新车在深圳比亚迪全球总部重磅下线，创中国品牌中大型轿车最快下线速度，成为产量最快突破10万辆的中国品牌中大型轿车。
比亚迪汉为何如何热销？超酷的外观设计、超炫的功能以及出众的参数是吸引用户的关键，不过所有这些必须要靠高质量器件来支撑，概括起来就是电池、电机电控、高性能芯片够不够优秀！
今天，我给大家揭秘一下比亚迪汉背后的自主核心技术---SiC功率模块！
SiC是新能源汽车最关键的器件，主要应用包括主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，单车用量平均为0.5片6寸碳化硅。在比亚迪汉中装备了最大转速超过15000转/分的高转速驱动电机总成，其电机控制器首次使用了比亚迪自主研发制造的高性能碳化硅功率模块，这也是全球首家、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，而这，足以让汉EV成为全球新能源汽车行业的明星产品！因为全球没有其他电动车企业可以自己生产SiC模块！比亚迪半导体碳化硅功率模块2008年12月，比亚迪以近2亿元人民币收购宁波中纬6英寸半导体公司，变身为IDM功率器件公司，当时，很多人攻击比亚迪花钱买垃说王传福一厢情愿！但经过十几年的磨练和坚持，这笔资产已经成为比亚迪立身汽车产业的关键！现在看来这是最划算的一笔买卖！目前，比亚迪半导体已成为国内首批自主研发及实现SiC器件产业化的半导体公司。在SiC器件领域，公司于2020年取得重大技术突破，并已实现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，也是全球首家、国内唯一实现SiC三相全桥模块在电机驱动控制器中大批量装车的功率半导体供应商。目前在比亚迪汉、唐四驱等旗舰车型上已大批使用SiC模块，助力汉车型百公里加速达到3.9s，降低了能耗，累计装车量目前居于行业领先地位，引领了行业发展。
比亚迪碳化硅功率模块有四大特点：
一是采用了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%；Ø 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长期工作在高温情况下Ø 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Ø 烧结料为纯银材料，不含铅，属于环境友好型材料纳米银烧结对比传统焊料烧结这里稍作解释，低温连接技术，LTJT(Low Temperature Joining Technique)，是一种用于芯片互连材料无铅化的替代技术。烧结技术通过高温使材料表面原子互相扩散，从而形成致密晶体的过程，是20世纪90年代初Schwarzbauer等人基于烧结理论发明的一种连接方法，被称之为低温烧结技术（LTJT）。通常通过减小烧结颗粒的尺寸，可降低烧结温度。银的熔点是961℃，而当颗粒尺寸到纳米级别，其熔点会显著降低，至100℃左右，因此可通过低温烧结实现电子产品或芯片的互联，而烧结后的烧结层熔点又恢复到银的常规熔点，可满足电子产品在高温下正常使用，并且银具有优异的导热导电性和良好的化学稳定性，是第3代半导体封装最具应用前景的互连材料。
2) SiC芯片正面互联采用先进的Cu clip bonding工艺，提高了SiC模块的过流能力，增强了散热性能，降低了芯片的温升；3) 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；超声波焊接图4) 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；此外，比亚迪半导体SiC模块可满足20KHz以上的使用频率，使车主畅想静音驾驶。该碳化硅功率模块于2020年搭载比亚迪明星车型“汉EV”上市，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，助力整车实现百公里加速3.9s，这也是比亚迪旗舰车型汉成为全球新能源汽车行业明星产品的”真功夫“之一！比亚迪在第三代半导体产业的成功告诉我们只要认准方向，坚持下去，本土公司一定可以在新兴领域大有作为，欢迎大家留言评论！

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