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士兰微发布新一代灌封模块,IDM闭环优势凸显

近日,士兰微发布两款新一代灌封模块,MiniPack系列(BA2/BA3)和SPD模块系列(BB1)。新一代产品均采用直流侧三端子(两正一负)、激光焊工艺。相比于现有方案,新一代产品在功率密度、电流输出能力、电热耦合性能、系统集成度与长期可靠性上大幅突破,同时兼顾单体成本和系统成本优化。在更高效、更可靠的同时,更具性价比。

01.

MiniPack系列,体积缩小50%,成发电模块首选

以MiniPack系列为例,该模块采用一体式基板设计,相比同样用于发电功能的MiniHPD模块,在Y方向上减小15mm,在X方向上减小57mm,体积可降低约50%,功率密度大幅提升。三端子设计配合激光焊工艺,可以将模块杂感由11nh降低至7nh,降幅高达40%。在关键性能方面,得益于士兰微自身FS5++芯片技术加持,MiniPack系列Vcesat饱和压降优化约5%,动态损耗常温优化约25%,高温优化约20%。总损耗优化约25%,175度高温下可提升约45%有效出流。

MiniPack对比MiniHPD,来源:士兰微

从应用来看,目前发电模块主要有三个技术方向。

一是以MiniPack系列为代表的新一代封装技术。目前国内头部电控企业联合动力在其新一代混动专用双电机控制器(PD59)中已经应用。根据介绍PD59发电峰值电流为190Arms~350Arms@480Vdc、180Arms~220Arms@800Vdc。

联合动力PD59控制器示意图,图源:联合动力

另一头部电控企业臻驱科技也以发布同类产品。其SlimPACK II能够在200度结温下连续运行,支持750V平台和1200V电压平台,提供最高650 Arms的输出能力,基板尺寸为100 x 75.5 mm,杂散电感最低至6nH。

部分整车模块企业出于自身高定制化的需求,在此基础上也会额外集成升压模块,提升整体集成度。

二是以理想&中车时代半导体为代表的XPM模块。该模块的特点在将发电模块与驱动模块在同一框架下实现集成,不过发电模块依然采用士兰微MiniPack系列的一体化基板设计。根据理想汽车介绍,采用XPM之后,总长度降低38%,IGBT面积降低50%,FRD芯片面积降低33%,芯片总面积降低超过45%。

联想汽车&中车时代半导体XPM,图源:理想汽车

三是采用TPAK为代表的分立器件技术路线。目前阳光电动力、星驱科技、联合电子等头部Tier1均有此方案。相比上述两种方案,得益于TPAK的标准化,该方案灵活性更高,可灵活集成发电、驱动、升压功能。

联合电子TPAK控制器,图源:联合电子

在TPAK的标准化分立器件路线中,还有博格华纳基于自身Viper的方案和致瞻科技提出的ZPAK半桥模块方案。目前致瞻科技ZPAK已经在北汽新能源增程车型中实现量产。

致瞻科技ZPAK方案,图源:致瞻科技

值得一提的是,士兰微TPAK产品目前已经为包括阳光电动力、联合电子在内的多家Tier1客户实现大规模出货。同时,士兰微在致瞻科技ZPAK开发应用中亦有所贡献(士兰微也为致瞻科技重要投资方之一)。因此,士兰微在混动双电控方案中可以提供极其丰富的产品组合,如BA2/BA3+BB1、TPAK、ZPAK,以及TPAK和ZPAK的混合方案。

从应用来看,以MiniPack系列为代表的新一代发电模块更受市场欢迎。目前已经有包括英飞凌、芯联集成、瑞迪微、中车时代半导体等多家模块企业发布同类产品。对比TPAK唯一不足的是其灵活性,尤其是面对升压功能时,需额外增加模块单元。

从功率范围来看,该模块可覆盖100kW以下的功率需求,除IGBT外,还可支持碳化硅芯片。

MiniPack系列同类模块实拍图,图源:NE时代

芯联集成HD12系列,图源:芯联集成

02.

IDM产业闭环优势凸显

模块技术的升级通常与芯片技术的升级共同发生。以MiniPack系列为例,模块缩小意味着芯片的用量也会减少,单个芯片的出流能力就需要随之提升,以维持同等的出流能力。

因此新一代模块技术的升级离不开芯片技术的升级。对于传统模块企业而言,就需要与头部芯片企业紧密合作,如臻驱科技与英飞凌长期保持良好的合作关系,同时也是英飞凌最新IGBT芯片EDT3的首批用户之一。

而作为IDM的士兰微、中车时代半导体和芯联集成而言,由于芯片产品更多来自内部生产,因此新一代模块产品的性能除模块能力外,还意味着芯片能力的提升。

本次MiniPack系列所采用的FS5++芯片产品由士兰微自主研发、生产,在2024年推出。FS5++首先提高了产品的电参,优化导通损耗和开关损耗。其次提升长期稳定运行的结温。后续,士兰微将继续推出IGBT升级产品,FS6和FS6+。

在产品丰富度和产品性能之外,士兰微庞大的芯片+模块产能为客户大规模应用提供保障。

目前功率器件和模块产品在成都工厂生产,2024年成都工厂功率器件产能为12.3亿颗/年,功率模块产能为4亿颗/年。2025年,士兰微启动成都汽车半导体二期封装厂房(四厂)建设,车规产能进一步扩大。

芯片产品在厦门工厂生产,包括IGBT、6英寸SIC、8英寸SIC和12英寸高端模拟芯片产品。2024年,12英寸硅基芯片产能达6万片/月。截至2026年2月,6英寸碳化硅已形成1万片/月产能,后续将扩建至1.2万片/月。8英寸碳化硅产能目前已经通线,一期将在2026至2028年实现爬坡,达到3.5万片/月产能。后续二期投产后将形成6万片/月产能。

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灌封模块士兰微

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