超高功率密度SiC模块，助力电动车主逆变器小型化

市场研究报告显示，全球碳化硅MOSFET市场销售额在2023年达到了4.2亿美元，并预计到2030年将达到13亿美元，年复合增长率（CAGR）为17.0%。这表明碳化硅MOSFET市场呈现出强劲的增长势头。地区层面来看，中国市场在过去几年变化较快，预计2030年将达到一定的市场规模，届时全球占比将有所增加。

碳化硅（SiC）作为一种第三代半导体材料，具有耐高压、耐高频的特性，相比传统的硅基半导体，碳化硅MOSFET在功率转换效率、损耗降低方面表现出色，这使得它在新能源汽车、电力电子设备等领域有着广泛的应用前景。随着新能源汽车市场的快速增长，碳化硅MOSFET的需求也在不断增加，尤其是在需要高效率、高可靠性的应用场景中，碳化硅MOSFET的优势更加明显。

碳化硅功率器件主要应用于新能源车的电驱电控系统，相较于传统硅基功率半导体器件，碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备许多明显的优势，有助于实现新能源车电力电子驱动系统轻量化、高效化，它广泛应用于新能源车的主驱逆变器、OBC、DC/DC 转换器和非车载充电桩等关键电驱电控部件。

为了更好地推动SiC产品研发落地和业务开展，全球知名半导体制造商罗姆（ROHM）推出了EcoSiC™品牌，该品牌设计理念和来源颇具深意。EcoSiC™这一名称由两部分组成：“Eco”寓意“环保、生态”，而“SiC”则是罗姆公司重点发展的碳化硅技术。

具体来说，“EcoSiC™”中的“E”代表地球和元器件，蓝色底色象征着罗姆对未来技术创新的追求以及对环境保护的承诺。“SiC”中的“i”字母上方的点采用了六边形设计，这是因为目前主流的碳化硅器件均为6H-SiC结构。通过这一独特的设计，罗姆希望EcoSiC™能够引领碳化硅技术向着更加创新、环保和生态友好的方向发展。

高功率密度SiC封装模块，助力电动车小型化

从电动汽车的发展历程来看，起初，电动车的核心部件主要采用硅基器件。近年来，随着碳化硅技术的不断进步和成本的逐步降低，碳化硅器件的应用范围已不再局限于高端车型，而是逐渐普及到了中低端及低压平台。碳化硅模块的应用范围和市场需求持续扩大。

在此背景下，罗姆公司经过多年深入的市场调研和技术研发，经过多轮验证后，推出了最新的SiC技术成果——“TRCDRIVE pack™”产品。这一名称中的“TRC”代表牵引，“DRIVE”代表驱动，该产品是专门为电动汽车主逆变器设计的解决方案，旨在解决客户在实际应用中的痛点并满足其具体需求。

TRCDRIVE pack™系列产品有四个特点：

首先是小型化方面的创新。“TRCDRIVE pack™”产品芯片内部进行了优秀的均流设计，将主电流路径与控制信号路径分离，这是罗姆的最大创新点之一。传统的信号线通常从侧面引出，而罗姆将信号线设计在顶部，这使得模块的整体尺寸减少28%。这一设计主要得益于press fit pin工艺的应用。“TRCDRIVE pack™”产品采用了罗姆的第四代SiC MOSFET，其主要特点是在单位面积下的导通电阻达到了业内领先水平，从而实现了更低的导通损耗和开关损耗。这使得产品不仅能够实现小型化，还能提供更高的输出电流能力。

下图是二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”的真实产品图，可以非常明显地看到，和传统SiC模块不同，罗姆SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”体积更小，且模块顶部配备了“Press fit pin”方式的控制用信号引脚。

其次，“TRCDRIVE pack™”产品实现了高功率密度，通过采用Cu Clip布线技术，该模块能够承载更大的电流，是传统产品功率密度1.5倍左右，普通产品可能出300A电流，同样面积的模块，“TRCDRIVE pack™”可以出450A的电流。此外，“TRCDRIVE pack™”对内部Clip结构进行了优化，采用了三维设计，并对功率端子进行了改进，使其不同于传统的NPN连接方式。这些改进旨在帮助客户在实际应用中实现更高的功率密度。同时，“TRCDRIVE pack™”选用了耐高温、高性能的树脂材料，有助于解决高温环境下的应用问题。

第三，减少安装工时。“TRCDRIVE pack™”采用的press fit pin技术可以直接从上方压接，极大地简化了安装过程。如果信号pin从侧面引出，则可能需要使用弯角连接器才能实现从上方压接，或者需要将PCB板侧面安装，这两种方式都不太方便。

相比之下，采用Press fit pin技术，驱动板可以直接放置在上方，功率端子则位于两侧。这种设计不仅简化了安装步骤，还对电控系统的小型化设计非常友好。它不仅节省了空间，还提高了整体布局的灵活性和便捷性，更适合现代紧凑型电子设备的需求。

最后一个优点是便于大规模生产。由于“TRCDRIVE pack™”采用了塑封技术，相比传统的灌胶模块，生产工艺更为简便。从成本控制和批量生产的角度来看，这一设计带来了显著的优势。

多款规格选择，适配不同应用场景

针对不同应用场景，罗姆推出的“TRCDRIVE pack™”产品阵容可以分为两个耐压级别：一是750V，二是1200V。目前许多汽车厂商在400V平台上也开始采用碳化硅技术，罗姆提前预见了这一市场需求。其中，750V版本适用于低压平台，而1200V版本则针对高压平台。

此外，产品阵容还包括两种不同的尺寸：一种较小，另一种较大。这两种尺寸主要针对不同的功率需求。普通轿车可以使用较小的模块，而高性能车型如超跑或SUV，则可使用较大的模块，以适应更高的输出功率。最大输出电流可以达到700A以上。

在该系列产品的基础上，罗姆还计划在2024年内开发出封装尺寸和安装模式不同的共12款碳化硅模块产品。此外，目前，罗姆正在开发配有散热器的六合一模块，并将于2024年第二季度开始供应样品，相比以往的SiC壳体型模块，功率密度将达1.3倍，将进一步加快符合规格要求的牵引逆变器设计速度和产品阵容扩展。

值得注意的是，在当前竞争激烈的市场环境中，单一产品的推出已不足以应对挑战。因此，罗姆不仅注重产品本身，还在应用与服务层面提供了全面的支持。为了加速TRCDRIVE pack™产品的评估和应用，罗姆提供了多种支持资源：其中包括提供电机测试设备，从仿真到热设计的丰富解决方案，还有双脉冲测试用和三相全桥用的两种评估套件，从而支持在接近实际电路条件的状态下进行评估。