2023年特斯拉投资者大会上，特斯拉表示下一代汽车平台的动力总成中将减少75%的碳化硅使用。此举发布后，立即引发各方猜测，Si/SiC混合功率模块方案是呼声最高的技术方案。一石激起千层浪，虽然今年特斯拉并没有披露相关进展，但Si/SiC混合功率模块方案已经成为一个技术分支得到大量关注。今年北京车展上，吉利银河发布，已经突破量产碳化硅混合驱动集成关键技术，可节约75%的碳化硅用量，直指Si/SiC混合功率模块技术应用。
01、什么是Si/SiC混合功率模块
其实在IGBT功率模块中，为了保证模块的正常工作，需要在IGBT的两端并联二极管来提升模块的可靠性，减少工作过程中电压、电流的冲击。以往Si/SiC混合功率模块更多的是指二极管采用碳化硅，但IGBT依然采用硅基。
随着电动汽车对功率、效率的不断提升，如何降低功率模块工作中的导通损耗和开关损耗成为新的研究方向。碳化硅功率模块就在此需求推动下开始大量装车应用。但作为新型的半导体材料，碳化硅从上游的衬底、外延到下游晶圆的制备，依然存在生产效率低，产品良率低的问题，因此就造成碳化硅的成本巨高不小。即使在现在，碳化硅功率模块成本依然是IGBT功率模块的3-5倍。
如何既能兼顾碳化硅的效率优势，又能兼顾IGBT的成本优势呢？Si/SiC混合功率模块便重新被受到关注。值得一提的是，此处Si/SiC混合功率模块技术是指IGBT和碳化硅同时作为开关器件使用，而非碳化硅二极管。
02、如何发挥Si/SiC混合功率模块的优势
由于IGBT和碳化硅的特性不同，在考虑效率优化时，基本思路是（参考资料）
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发挥碳化硅器件的高速导通和关断特性，在混合开关导通和关断阶段 SiC MOSFET 工作，降低混合开关的导通和关断损耗
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利用Si IGBT 的电导调制效应，在正常的电流运载阶段 Si IGBT 工作，以实现混合开关低的通态损耗
即为了发挥Si/SiC混合功率的优势需要选取最优门极门极时序控制 。实际工作中，两者需要同时导通才可以发挥低导通损耗的优势，这是由于IGBT具有相对较慢的导通速度。在关断时，碳化硅则需要提前关断，来达到最低损耗的目的。
因此Si/SiC混合功率模块需要发挥最佳效率值还需要驱动芯片的优化。
03、Si/SiC混合功率模块会带来新的机会么？
其实早在2015欧洲PCIM上ABB就展示了混合模块的产品特点。近年来随着碳化硅的大规模应用，Si/SiC混合功率模块兼具高效率和低成本的特性，因此包括英飞凌在内的功率半导体企业已经开始推出了相应的模块产品方案。根据资料显示，英飞凌Si/SiC混合功率模块基于HPD封装形式。功率应用方面，英飞凌预计在125kW-224kW的功率范围内是混合功率模块的潜在应用区域，低功率依旧会采用IGBT，而更大功率则直接采用碳化硅。本质上混合功率模块还是碳化硅的一种低成本的方案。在市场进展方面，据英飞凌透露，2024年将为十几家国内客户提供混合功率模块样品用于产品验证。
初创企业同样不会错过混动功率模块带来的潜在机会。6月初，翼同半导体发布了Si/SiC混合功率模块。该模块同样基于HPD封装，产品规格为1200V/500A，根据电流能力来看，可以适用于800V电压平台200-250kW驱动功率。根据介绍，该产品采用独立的双路驱动，即IGBT驱动与碳化硅驱动彼此独立。
总结
当前Si/SiC混合功率模块离最终量产依旧存在一段时间，但随着样品方案的不断推出，未来确实存在很大的量产可能性。但不可忽视，当前碳化硅的成本已经在快速下降通道中，在这种情况下，是否有足够的时间留给混动功率模块提升产品存在一定的未知数。
