安森美与大众签订SiC合作协议

发布时间：2023-01-28 11:15
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2619

　　安森美宣布已与大众汽车签署战略协议，将为后者供应半导体及模块产品，提供电动汽车牵引逆变器解决方案。

安森美与大众签订SiC合作协议

　　1月28日消息，日前，安森美宣布已与大众汽车签署战略协议，将为后者供应半导体及模块产品，提供电动汽车牵引逆变器解决方案。

　　据悉，作为协议的一部分，安森美将首先向大众汽车交付EliteSiC 1200 V牵引逆变器功率模块。EliteSiC电源模块引脚对引脚兼容，可轻松将解决方案扩展到不同功率级别和电机类型。

　　2021年安森美以4.15亿美元现金收购碳化硅生产商GTAdvanced Technologies，实现从碳化硅衬底到封装的全产业链能力覆盖。通过与客户群签订长期供应协议，安森美期望未来3年内在碳化硅上实现营收40亿美元。


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　　在传统横向结构的GaN器件中，电流沿芯片表面流动。而垂直 GaN 的 GaN 层生长在氮化镓衬底上，其独特结构使电流能直接从芯片顶部流到底部，而不是仅在表面流动。这种垂直电流路径让器件能够承受更高的电压和更大的电流，从而实现更高的功率密度、更高的效率和更紧凑的系统设计。　　垂直架构：功率技术新高度　　垂直 GaN 创新：vGaN 支持高电压和高频率运行， 效率优于硅芯片　　先进制造工厂：GaN 研发工作在占地 66,000 平方英尺、 配备 GaN 生产专用工具的洁净室设施中进行　　专有 GaN 生长工艺：工程师借助安森美 (onsemi) 独特的专有技术， 直接在 GaN晶圆上生长 GaN 层　　市场领先与发展进度：安森美率先实现 vGaN 技术规模化生产， 目前已向早期客户提供 700V 和 1,200V 器件样品　　什么是垂直 GaN?　　垂直 GaN 结构：GaN 层生长在 GaN 衬底上， 电流可以垂直流过芯片　　更高性能：与横向 GaN 器件相比， 可实现更高的电流密度和电压　　出色的开关速度：支持的开关频率超越硅和碳化硅技术的能力范围　　先进应用：非常适合用于人工智能数据中心、 电动汽车充电桩与主驱逆变器， 以及可再生能源系统　　垂直 GaN 与横向 GaN　　功率性能比较：　　vGaN 正推动众多关键领域的创新和效率提升　　安森美的垂直 GaN赋能未来　　人工智能数据中心：通过减小 800V 电源转换器的尺寸，提高计算密度　　电动汽车：电动汽车充电速度更快，相关设备尺寸更小、效率更高　　可再生能源：高效的太阳能逆变器和风能系统，减少能源浪费　　航空航天：紧凑、坚固、可靠的高性能电源系统　　安森美成功驾驭复杂技术， 助力实现规模化创新　　垂直 GaN 技术的重要进展：研究人员对这项技术的探索已逾 15 年。安森美实现垂直 GaN 的商业化， 是制造领域的重要里程碑。　　先进制造工艺：垂直 GaN 制造需要在块状衬底上生长厚实且无缺陷的 GaN 层， 这一过程依赖精密外延生长技术和新型制造方法。　　创新与专利组合：安森美拥有 130 多项相关专利， 涵盖器件架构和加工工艺， 展现其强大的创新能力和知识产权保护水平。　　GaN 的科学原理　　纤锌矿结构 - 六方晶系的优势　　高键合强度与低本征缺陷　　垂直 GaN 晶体的生长和掺杂过程旨在提升其性能和可靠性， 同时简化制造工艺。这一特性使垂直 GaN 有别于硅和碳化硅， 成为未来高能效电子产品的战略材料。　　六方晶系的优势：纤锌矿晶体结构提升性能　　垂直 GaN 的六方纤锌矿晶体结构是其优异性能的基础。 这一结构赋予其独特的电子特性， 显著增强其耐高压能力， 并有助于电源系统微型化。　　这种晶系优势与 pGaN 和 nGaN 的制备方法使垂直 GaN 有别于传统材料，成为推动下一代电子产品性能提升的关键因素。　　高精准度：垂直 GaN 在高温环境中表现稳定　　垂直 GaN 通过高温生长工艺获得出色的稳定性和性能， 为高能效、 高可靠性电力电子技术的发展提供支撑。　　垂直 GaN 器件能够承受超过 1,200 V 的电压。 利用该技术， 已经研制出额定电压达 3,300V 的器件。　　Si、 SiC 和 GaN 材料参数　　GaN 在高频应用中表现出色　　GaN-on-GaN 具备高耐用性　　与 GaN-on-Si/GaN-on-SiC 等横向器件相比， 垂直结构的 GaN-onGaN 器件因其同质外延结构， 天然具备更强的稳健性。　　垂直 GaN：简单的 GaN-on-GaN 三维结构　　垂直 GaN-on-GaN e-JFET 提供了一种可扩展的高导电性功率开关　　JFET 沟道利用 GaN的高体迁移率， 实现较低的整体 RDS(ON)　　器件结构具备稳健的边缘端接设计，可实现完整的雪崩防护能力　　　　适用于各种应用的功率开关技术　　安森美的垂直 GaN 技术不仅是一项技术突破。对于那些寻求在能效、电气化和先进制造领域占据领先地位的企业和国家而言，它更是一项战略资产。　　能源需求：以高效率、 高性能的电力电子器件满足 AI 和电动汽车市场日益增长的能源需求　　性能和效率：相比传统解决方案， 更小巧、 更轻便、 更高效;支持先进的产品设计　　行业投资：为高能效电子产品提供竞争优势， 同时具备技术前瞻性， 能够满足未来市场需求
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2025-04-01 09:41 阅读量：793
线控技术驱动汽车智能化跃迁，安森美全链路技术护航
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　　随着汽车电子技术的进步，电子控制系统的应用范围越来越广，汽车也越来越趋向于集成化、模块化、机电一体化及智能化方向发展。线控技术(Drive-by-wire)通过在刹车、油门、转向、挡位、悬挂等关键部分，由“电线”或者电信号来传递控制，取代了传统机械连接装置的硬连接来实现操控，正逐渐改变着车辆的控制方式和性能表现，为电动汽车发展提供了关键支撑。　　以汽车转向系统为例，过去十年在机械液压助力(HPS)、电动液压助力(EHPS)到电动助力转向(EPS)的迭代中，始终未能突破机械转向柱和传动机构的桎梏。　　而线控技术由传感器、计算控制单元和驱动芯片等关键部件组成，传感器负责收集车辆的各种状态信息，如车速、转向角度、加速度等，并将这些信息转化为电信号传输给计算控制单元。计算控制单元则根据预设的算法和接收到的信号进行快速运算和决策，生成相应的控制指令，再通过驱动芯片将电信号放大并传输给执行机构，如电机或电磁阀，从而实现了对车辆转向、制动和加速等系统的精准控制。　　线控技术得以被广大厂商所接纳的更深层次原因在于整车架构层面所发生的变革，符合汽车电子电气架构从传统分布式ECU架构转向基于中央计算平台+区域控制器实现的更灵活物理架构。这种重构带来的好处不仅是节省了车内空间、减轻了车辆重量，更让线控技术作为软件定义汽车(SDV)的重要组成，带来了汽车功能的全面数字化和智能化。　　此外，自动驾驶的终极需求则让线控技术革命加速进入深水区。高阶自动驾驶算法每秒产生数万次决策，传统机械系统的响应延迟可能让毫米级路径规划功亏一篑，而线控技术可以使车辆动态控制从模糊的机械反馈进化到电信号的精确可控。　　尤其是线控转向系统与其他车辆控制系统如电子稳定控制ESC协同工作，能够在车辆出现不稳定状态时，迅速、精准地调整车轮转向角度，及时稳定车辆，避免事故发生。即使在部分电子设备出现故障的情况下，系统的冗余设计也能确保车辆保持一定的转向控制能力，保障行车安全。　　对于驾驶员而言，在SDV架构下利用线控技术，方向盘和转向机构之间通过以太网进行实时通信，因此在不同驾驶场景下转向比是可调的，能够实现"千人千面"的个性化驾驶体验。　　从感知、通信到驱动控制，安森美(onsemi)构筑线控系统的技术护城河　　看似简单的电信号替代机械控制背后，是安森美构建的从感知、通信，到驱动与控制的全链路技术护城河，覆盖了高性能传感器、电源、信号链与隔离保护等多类产品。　　线控技术感知层面，安森美的研究与相关产品应用已颇有历史，例如向国际汽车零部件供应商海拉(HELLA)交付第10亿颗感应传感器，便是被用于海拉的汽车线控系统非接触型感应位置传感器(CIPOS®)技术。　　安森美针对汽车应用的电感位置传感器NCV77320可测量角度或线性位置，特殊结构让它在汽车复杂的环境中，免受其他杂散磁场的影响，抗干扰性强，因此在踏板、油门、底盘高度、执行器位置反馈等地方都可应用NCV77320。　　在通信层面，目前汽车网络架构下，高速千兆、万兆以太网，低速的CAN/LIN多种协议并存，需要复杂的网关和线束才能组成完整的全车通讯架构，总线利用率也比较低。10BAESE-T1S可以把全车的通讯架构，从高速骨干到终端节点，都无缝整合为完整的局域以太网。　　而安森美提供了汽车10BASE-T1S技术的NVN7410等系列芯片，支持半双工点对点模式以及多点模式，在物理层有冲突避免机制(PLCA)，无论网络中的节点数量多少，或数据包大小如何，系统都能以确定的顺序进行通信，不会受到随机冲突的影响。PLCA技术可以提高多节点网络的总线利用率，保证所有节点的最大通讯延时(Latency)。　　在线控技术系统的驱动与控制上，安森美与代理商富昌电子FDC设计中心合作开发三相桥驱动板采用了安森美的T10 MOSFET系列。T10系列基于全新的屏蔽栅极沟槽技术，相较于传统设计，显著提升了效率并有效降低了输出电容、RDS(ON)和栅极电荷。特别是在桥臂位置，使用了专为此类应用优化的T10-M版本，它在设计上具有极低的RDS(ON)，并配备了软恢复体二极管，进一步提高了整体性能和效率。此外，T10-M还有效减少了开关过程中的振铃、过冲和电磁干扰噪声，特别适用于电机驱动和负载开关等对开关速度和效率要求较高的应用场景。　　汽车应用中的中低压MOSFET应用安森美同样拥有丰富的产品线，例如这块板子在桥臂开关，相电流断路开关和电源防反向保护等关键部分也采用了安森美高性能MOSFET产品，比如桥臂开关采用了低RDS(ON)，增强SOA的T10M技术Power56封装，相电流断路开关采用了TCPAK封装，并结合了Top Cooling顶散热设计，优化了散热性能。在高功率密度应用中，这种设计能有效降低热积聚，提升了系统的可靠性和长期运行稳定性。整体来看，这些技术和设计的结合不仅确保了高效能的电机驱动，同时还大幅度提高了系统的整体可靠性和性能表现。　　为提升汽车智能化和能效，同时满足线控技术的多样化功率需求，安森美发布Treo平台，基于65纳米节点的BCD工艺，支持同行业领先的1- 90V宽电压范围和高达175°C的工作温度。基于Treo平台，安森美将构建多个产品系列，包括应用于线控系统中的电感式位置传感器、多相控制器、单对以太网控制器以及电压转换器、超低功耗模拟前端(AFE)、LDO、超声波传感器等，将在未来市场中发挥越来越重要的价值。
2025-03-21 09:09 阅读量：716
开关性能大幅提升！安森美M3S 与M2 SiC MOSFET直观对比
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开关性能大幅提升！安森美M3S 与M2 SiC MOSFET直观对比

　　安森美 (onsemi)的1200V 分立器件和模块中的 M3S 技术已经发布。M3S MOSFET 的导通电阻和开关损耗均较低，提供 650 V 和 1200 V 两种电压等级选项。本白皮书侧重于探讨专为低电池电压领域的高速开关应用而设计的先进 onsemi M3S 650 V SiC MOSFET 技术。通过各种特性测试和仿真，评估了 MOSFET 相对于同等竞争产品的性能。第一篇介绍SiC MOSFET的基础知识、M3S 技术和产品组合。本文为第二篇，将介绍电气特性、参数和品质因数、拓扑与仿真等。　　电气特性、参数和品质因数　　在本小节中，我们将比较 M3S SiC MOSFET (NVBG023N065M3S) 与 M2 器件 (NVBG060N065SC1) 以及竞争器件。我们选择了导通电阻和峰值电流均非常相似的表面贴装器件 (SMD) 作为开关，并在不同条件下进行了特性测试，以比较各器件的重要参数。　　a. 静态参数　　器件的导通损耗可以用关键参数 RDS(on)来衡量。因此，本小节在 25°C 和 175°C 结温下测量了器件的 RDS(on)特性。此外还在 15 V 和 18 V 两个不同的栅极-源极电压下进行了测量，其中导通脉冲宽度为 300 µs。　　测试得出的主要结论是NVBG023N065M3S 器件在各种电流水平下均具有稳定的 RDS(on)。NVBG023N065M3S 的 RDS(on)从 5 A 到 100 A 的偏差为 13%，而 NVBG060N065SC1 和竞争产品 A 的对应数值分别为 25% 和 26%。　　b. 动态参数　　SiC 器件的反向恢复电荷比 Si MOSFET 少，因此开通峰值电流更小，开通开关损耗也更低。为了更好地理解和量化开关损耗，通常使用 Ciss、Coss、Crss和 Qrr等关键参数进行评估。在大多数高功率应用中，Ciss、Coss、Crss的电压水平一般都超过 10 V。米勒电容 (Crss) 至关重要，因为它可以耦合漏极和栅极电压。　　在开关过程中，较低的 Crss减少了改变 MOSFET 状态所需提供或从栅极移除的电荷量。这使器件能够更快地在开通和关断状态之间进行转换，从而缩短电压电流同时较高的时间，减少开关损耗。图3比较了 M3S、M2 和竞争产品 A 之间的电容。　　安森美的新一代产品 NVBG023N065M3S 在 VDS≥ 11V 时的 Crss值较低，这有助于减少导通和关断开关损耗。此外，NVBG023N065M3S 的 Coss值非常接近竞争产品，并且在某些电压水平下优于其他器件。　　本文测量了几种负载电流条件下两种器件的开关损耗。测量过程采用双脉冲测试设置，测试条件设定如下：　　Vin= 400 V,　　Rg= 2 Ω − 4.7 Ω,　　Vgs_on= +18 V,　　Vgs_off= −3 V,　　开关电流 = [5A, 100A]　　每个器件的内部栅极电阻不同，因此总栅极电阻匹配为 6 Ω。下图为这三个器件在 25°C 时的开通、关断和总开关损耗。　　可以得出结论，与其他两款器件相比，NVBG023N065M3S 的开通和关断损耗更低。在 5 A 至 100 A 的负载电流范围内，NVBG023N065M3S 的平均总损耗与上一代器件 NVBG060N065SC1 相比减少了 31%，与竞争产品 A 相比减少了 42%。　　进行反向恢复测试时，漏极电流为 ID= {20 A, 40 A, 60 A}，总栅极电阻为 Rg, tot= 8.5 Ω，栅极电压为 Vgs= −3 V/18 V，温度为 25 °C。根据图 5 中的结果，与竞争产品 A 相比，安森美新一代 NVBG023N065M3S 的反向恢复时间更短、反向恢复电荷更少且反向恢复能量也更低，因此具有更优异的反向恢复性能。　　c. 参数和品质因数比较　　下表总结了各器件主要属性的比较情况。各数值的每个属性已根据 M3S 器件值进行归一化。　　根据上图，可以得出关于 NVBG023N065M3S 的以下结论：　　与竞争产品器件相比，开关损耗降低 35%。　　175°C 时，特定导通电阻比竞争产品器件低 28%。　　与竞争产品器件相比，反向恢复电荷低 26%。　　这证明 M3S 是适用于硬开关应用的出色技术。　　拓扑与仿真　　a. 基准拓扑　　安森美的 M3S SiC MOSFET 专为高频开关应用而设计，是车载充电器应用和 HV DC/DC 转换器的理想选择。相关器件经过专门定制，具有超低开关损耗，同时保持非常低的导通损耗，因此成为了图腾柱功率因数校正 (PFC) 转换器等硬开关应用的理想选择。此外，由于导通电阻 RDS(on)较低、开关损耗非常小，M3S 器件也是LLC 转换器、CLLC 转换器和相移全桥等软开关应用的优选。　　图腾柱 PFC 转换器是一种简单且高效的拓扑，广泛应用于需要高密度设计的领域。需要更高的功率和更高的能效时，可采用三相交错式图腾柱 PFC 转换器(如下图)。　　b. PFC 转换器的功率损耗比较示例　　在前面几小节中，我们通过测量值评估了导通和开关损耗，然后使用 PSIM 仿真程序对比了损耗情况。选择三相图腾柱 PFC 转换器作为拓扑，并采用以下测试条件(如图6所示)。　　Vin= 230 Vrms　　Vout= 400 V　　Rg, tot= 6.1 Ω　　Vgs= −5/18 V　　Fsw= 100 kHz　　Pout= 11 kW　　下表展示了每种器件满负荷(11 kW)时的功率损耗。可以观察到，NVBG023N065M3S 器件受益于较低的导通损耗以及较低的开关损耗，最终实现了更高的系统能效。　　结论　　安森美M3S 650V SiC MOSFET 技术在电力电子领域取得了重大进展，尤其适用于电动汽车 (EV) 和其他节能系统中的高速开关应用。从 M1 到 M3 的演进将特定导通电阻 (RSP) 降低 50% 以上，并引入了四引脚 TO-247-4 等封装创新，逐步提高了开关性能，这彰显了安森美致力于优化 MOSFET 设计的承诺。M3S 产品组合以低 RDS(on)和出色的开关性能而闻名，在车载充电器和 DC-DC 转换器等成本敏感型市场中占据领先技术地位。　　特性分析结果表明，M3S 与安森美前几代产品的性能优于竞争产品，开关损耗降低 31-42%，总开关损耗降低 35%。M3S的输出和反向电容较低，有助于加快开关速度，也因此成为了图腾柱 PFC 转换器等硬开关拓扑和 LLC 转换器等软开关拓扑的理想选择。此外，M3S SiC MOSFET 表现出优异的反向恢复性能，与竞争产品相比，恢复电荷和能量显著降低，进一步提高了系统能效。　　随着电动汽车系统对功率密度、能效和热性能的要求不断提高，M3S 技术解决了行业面临的关键挑战。搭配全面的产品组合，安森美M3S MOSFET 为高能效电源转换提供了多功能的可靠解决方案。
2025-03-18 15:30 阅读量：838
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