車載市場(chǎng)領(lǐng)先者,,羅姆200V SBD如何取代FRD
2019-09-05
作者:王小偉
在車載市場(chǎng),,目前電氣化和自動(dòng)駕駛等高性能需求正在飛速發(fā)展,,需要開發(fā)出比以前更高效的元器件,。羅姆為了迎合車載市場(chǎng)高效率和高質(zhì)量的需求,,開發(fā)了超低IR型RBxx8系列,,這款系列產(chǎn)品深受眾多車載電氣設(shè)備制造商的好評(píng),。那RBxx8BM/NS200新產(chǎn)品為何能取代車載市場(chǎng)200V的FRD的呢?“低功耗,、小型化”,,ROHM半導(dǎo)體(北京)有限公司技術(shù)中心所長(zhǎng)水原德健在RBxx8BM/NS200新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上向電子技術(shù)應(yīng)用這樣形容到。
水原德健,, ROHM半導(dǎo)體(北京)有限公司技術(shù)中心所長(zhǎng)
“一直想取代(200V FRD)但是取代不了的原因是之前IR沒有做下來(lái)”,,肖特基二極管生產(chǎn)工藝不會(huì)變,每家廠商都在改變材料以追求更高性能,,本次200V產(chǎn)品的成功與羅姆半導(dǎo)體工程師們的反復(fù)試驗(yàn)是密不可分的,。
ROHM已實(shí)現(xiàn)可在車載的高溫環(huán)境下使用的耐壓達(dá)150V的超低IR SBD RBxx8系列的量產(chǎn),近年來(lái),,在48V輕度混合動(dòng)力等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,,將電機(jī)和外圍部件集成于1個(gè)模塊的“機(jī)電一體化”已成為趨勢(shì)技術(shù),能夠在高溫環(huán)境下工作的高耐壓,、高效率SBD的需求日益高漲,。而另一方面,,在以往使用150V產(chǎn)品的系統(tǒng)中,高性能化和高可靠性要求越來(lái)越嚴(yán)格,,因此要求SBD要具有更高的耐壓性能,。
肖特基的改善
降低IR 整個(gè)汽車除了電池電機(jī)沒有電路之外,從攝像頭開始一直到里面的主機(jī)逆變器全部都有肖特基的要求,,車載和電源設(shè)備對(duì)高效肖特基的需求越來(lái)越多,,但是和普通FRD相比,,肖特基的IR又偏高,,這是羅姆工程師遇到的一個(gè)重要課題。FRD是一個(gè)半導(dǎo)體加半導(dǎo)體,,但是肖特基是半導(dǎo)體上面加一個(gè)金屬,,“我們改變了肖特基金屬的特性?!?/strong>
二極管有兩個(gè)最大的特性,,正方向的電壓和逆方向的電流,VF和IR,,它們兩個(gè)是成反比的關(guān)系,,隨著一個(gè)變大另一個(gè)則會(huì)變小。羅姆的肖特基二極管產(chǎn)品,,分為四個(gè)系列:一個(gè)是超低VF,、一個(gè)超低IR,和兩個(gè)在這個(gè)之間,,有低VF的,,有低IR的。經(jīng)過(guò)多種材料的反復(fù)試驗(yàn),,在采用Pt材料改善肖特基金屬特性之后,,IR大幅降低,即逆方向的電流比較低,,這最大的好處是在高溫的環(huán)境下可以穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),,適合汽車運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)時(shí)的高溫環(huán)境,不會(huì)出現(xiàn)熱失控,。
縮小封裝 FRD替換為SBD后VF特性可降低約11%,,有助于應(yīng)用的低功耗化,更低VF可抑制發(fā)熱量,,因此與以往產(chǎn)品相比,,可實(shí)現(xiàn)同一尺寸小型封裝設(shè)計(jì)。200V的產(chǎn)品到現(xiàn)在還是以快恢復(fù)或者整流二極管較多,,封裝較大,。比如原用FRD的時(shí)候,,200V、3A左右的產(chǎn)品,,大約用到SMC封裝,,產(chǎn)品尺寸很大。如果要改成肖特基,,可以改成很小,,比如說(shuō)SMA比它還要小的產(chǎn)品,大約是它的71%左右,,可以使它的體積降低到原來(lái)的三分之一以下,。
FRD轉(zhuǎn)換成肖特基可以使它全體小型化,本次200V的四種產(chǎn)品,,封裝主要是以DPAK,、D2PAK為主,接下來(lái)會(huì)把DPAK和D2PAK做到更小型一些,,用TO-277產(chǎn)品做?,F(xiàn)有的PMDS、 SMC,、SMA這種產(chǎn)品用PMDE,,更小型化、更模型化的封裝制作,,這也是羅姆產(chǎn)品今后的發(fā)展趨勢(shì):在保證相同特性的情況下把產(chǎn)品線做得越來(lái)越多,,把整個(gè)封裝做得越來(lái)越小。
本次新品主角:200V肖特基勢(shì)壘二極管“RBxx8BM/NS200
質(zhì)量管控
羅姆公司的三大戰(zhàn)略:第一個(gè)是功率器件,,第二個(gè)是通用器件,,第三個(gè)是模擬器件。羅姆的功率元器件戰(zhàn)略即力爭(zhēng)全球領(lǐng)先的市場(chǎng)份額,。“在全球的市場(chǎng)上羅姆二極管的市場(chǎng)份額占第三位,,大約占有10%左右的份額;如果只在車載市場(chǎng)上看羅姆二極管的份額在全球是第一位,,大約占20%,。”ROHM功率器件制造本部、功率二極管制造部,、商品開發(fā)部組長(zhǎng)田中宏幸先生如此介紹ROHM的市場(chǎng)地位,。
羅姆功率二極管60%的銷售份額來(lái)自于車載市場(chǎng),本次產(chǎn)品主要應(yīng)用在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)等車載系統(tǒng)(xEV等),、工業(yè)設(shè)備逆變器,、各種電源設(shè)備等,全部都是支持AEC-Q101,都是對(duì)應(yīng)車載的產(chǎn)品,,在車載上可以高溫運(yùn)轉(zhuǎn),,可以使它節(jié)能,可以使小型化的新產(chǎn)品,。
田中宏幸,, ROHM功率器件制造本部、功率二極管制造部,、商品開發(fā)部組長(zhǎng)
“C,、A、S,、E”增長(zhǎng)計(jì)劃
200V肖特基勢(shì)壘二極管已于2019年7月份開始出售樣品,,預(yù)計(jì)將于2019年9月開始以月產(chǎn)100萬(wàn)個(gè)的規(guī)模投入量產(chǎn),前期工序的生產(chǎn)基地為日本岡山工廠,,后期工序的生產(chǎn)基地為泰國(guó)和韓國(guó)工廠,。剛剛發(fā)布的新品為何可以排出如此產(chǎn)量規(guī)模? “二極管,,特別是肖特基二極管在汽車行業(yè)上會(huì)得到很大的應(yīng)用,比如汽車行業(yè),,包括電動(dòng)汽車,,從2019-2024年的5年期間增長(zhǎng)比較大,平均年增長(zhǎng)15%左右”,,水原先生如此描述汽車行業(yè)二極管的發(fā)展趨勢(shì),!主要增長(zhǎng)具體來(lái)說(shuō),就是“CASE”,,C是Connected,,跟外部相連的信息娛樂(lè)系統(tǒng);A,,是自動(dòng)駕駛或者Autonomous,;S是我們所說(shuō)的Share,也就是網(wǎng)關(guān),;E就是三電,、電氣化,OBC,、逆變器,、DC/DC或者LED燈。
在車上所需要的信息量越來(lái)越大,,即所需要的ECU會(huì)越來(lái)越增加,。但是汽車?yán)锩娴奈恢檬枪潭ǖ模臻g是固定下來(lái)的,不可能功能越多而使每個(gè)產(chǎn)品的體積變得越來(lái)越大,,只能在固定的體積下把功能做得越來(lái)越多,,這樣需要里面的所有產(chǎn)品越來(lái)越小型化,羅姆的肖特基就符合所需要的小型化,、高效化,。“隨著產(chǎn)品要求的小型化、高效化,、高可靠性,,和在高溫情況下得到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),這種要求使肖特基的需求越來(lái)越多,,這就是在汽車行業(yè)上為什么肖特基用得越來(lái)越多的原因”,。