基本半导体携两大王牌迎战:车规级全碳化硅功率模块和碳化硅MOSFET!

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由芯师爷主办的“2019硬核中国芯”重磅评选活动已经拉开大幕,超百家国产芯片公司积极参选。现在,让我们全方位展示这些优秀的国产芯产品和企业, 为中国芯的进步投下您宝贵的一票!

参选企业

基 本 半 导 体

选产品奖项:2019年度国产功率半导体器件

参选奖项:2019年度最有影响力IC设计企业

企业介绍

深圳基本半导体有限公司(Shenzhen BASiC Semiconductor Ltd.)是深圳第三代半导体研究院发起单位、中国第三代半导体行业领军企业,致力于碳化硅功率器件的研发与产业化,推动中国第三代半导体产业进入世界先进行列。

基本半导体持续提升企业创新能力和核心竞争力,与深圳清华大学研究院共建“第三代半导体材料与器件研发中心”,并在瑞典设有海外研发中心,以创新驱动产业升级。通过引进海归人才和外籍专家,整合海外创新技术与国内产业资源,基本半导体建立了一支国际一流的高层次创新团队,对碳化硅器件产业链进行全方位的研发,覆盖了材料制备、芯片设计、制造工艺、封装测试、驱动应用等环节。

基于国际先进的碳化硅外延技术,基本半导体自主研发的碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET和车规级全碳化硅功率模块等产品已达到国际领先水平,并广泛应用于新能源发电、新能源汽车、轨道交通和智能电网等领域。

参选产品

 / 产品名称:车规级全碳化硅功率模块

 / 产品图片:

基本半导体 | 车规级全碳化硅功率模块

 / 产品介绍:

①产品性能:

车规级全碳化硅功率模块所采用芯片为企业自主研发的1200V 40 mΩ碳化硅MOSFET芯片,芯片采用源极镇流电阻设计,有效提高器件短路能力。通过多次注入终端环设计,提高芯片的击穿电压,有效降低氧化层界面电荷对击穿电压的影响。

芯片具有阈值电压高、栅氧可靠性高、导通电阻温度系数低、短路耐受时间长的特性,比导通电阻5.0mΩ.cm2、源漏击穿电压1600V、栅源击穿场强8.9MV/cm。模块采用TO-247-3L封装,通过了1000小时HTRB、正压HTGB、反压HTGB、H3TRB等可靠性测试。

②价格竞争力:

基本半导体的车规级全碳化硅功率模块系国内首款,其他国内公司暂时还没有车规级全碳化硅功率模块的产品上市。目前,基本半导体车规级全碳化硅功率模块定价2000元左右,而市面上同电压电流的工业级碳化硅功率模块需2500元左右。在通常情况下,同电压电流工业级的车规级功率模块价格要比一般功率模块高出15%以上。综合来看,我司的车规级全碳化硅功率模块比市面上的产品价格低20%以上。

③技术创新:

a、模块采用压接式结构设计。压接式模块在性能以及可靠性等方面具有多种优势,散热性及通流能力均大幅增强,模块整体可靠性显著提升。

b、芯片焊接采用真空焊接方式,焊接空洞率能得到很好控制,芯片焊接空洞率达1%左右,陶瓷基板和底板之间的焊接空洞率低于5%。未来还将采用纳米银烧结工艺,可耐受更高的工作温度。

c、模块采用氮化铝陶瓷基板,CTE同芯片及底板匹配更好;陶瓷外壳采用PPS材料,耐温特性好,机械强度高;灌封胶采用高耐热树脂,对应芯片的工作温度范围。

d、模块回路有效面积小,内部寄生电感低,有效降低了模块的杂散电感。采用多芯片并联的内部结构,各并联主回路和驱动回路参数基本一致,最大程度保证并联芯片的均流性。

e、模块内部封装有温度传感器(NTC),且NTC安装在靠近芯片的模块中心位置,得到了一个紧密的热耦合,可方便精确的对模块温度进行测量。

目前,本产品已申请知识产权22项,包括发明专利10项,实用新型专利10项,集成电路布图设计2项;其中已授权知识产权11项,包括集成电路布图设计2项、实用新型专利9项,以上所有专利均归公司所有。

④客户服务:

2019年7月,本产品芯片通过BOSCH科技碳化硅芯片输出、体二极管、阈值电压、阻断特性、栅极特性等测试试验,其中比导通电阻为5.2mΩ.cm2,其他指标测试结果与产品手册匹配度高,获得BOSCH科技高度认可。

2019年8月,国家新能源汽车技术创新中心邀请基本半导体等国内整车和半导体企业的专家,实地开展“中国车规半导体首批测试验证项目吐鲁番高温试验”活动,搭载本产品的4辆北汽新能源试验车,在吐鲁番进行为期一个月的“极限高温”测试项目,累计行程6000公里,本产品顺利通过安全性及可靠性测试,受到专家评委一致好评。

2019年9月,本产品成功应用于深圳青铜剑科技股份有限公司研发的新能源汽车专用百千瓦级碳化硅逆变器,最大功率150 kW @800Vdc,功率密度30kW/L,最高开关频率100kHz,重量小于6KG。此外本产品已成功应用于深圳欣锐科技股份有限公司的新能源汽车车载DC/DC变换器中,截至目前搭载本产品的北汽新能源EU5系列试验车已经完成无故障行驶120天、运行里程超过1万公里。

⑤市场销量

目前本产品已经开始小批量生产,并在新能源汽车、光伏发电等电力电子领域客户产品上进行验证和小批量试用,已与北京新能源汽车技术创新中心、中船重工712所、上海大众汽车、中车时代、珠海英搏尔、沈阳远大、深圳青铜剑、上海众联能创等多家知名厂签署合作协议。

下半年计划向中船重工712所、中车时代电动汽车股份有限公司系统分公司、上海大众汽车有限公司新能源汽车分公司、珠海英搏尔电气股份有限公司、上海众联能创新能源技术股份有限公司、沈阳远大电力电子科技有限公司、深圳青铜剑科技股份有限公司等单位供货。

 / 产品名称:碳化硅MOSFET

 / 产品图片:

基本半导体 | 碳化硅MOSFET

 / 产品介绍:

①产品性能:

基本半导体基于 4 英寸碳化硅平面栅 MOSFET 工艺平台,开发出了具有导通电阻低、阈值电压稳定性高、短路耐受时间长的 1200V/10A SiC MOSFET产品。产品采用 TO-247-3L 塑封工艺进行封装。已通过 1000 小时高温反偏(HTRB)、正向高温栅偏(P-HTGB)、反向高温栅偏(N-HTGB)、高温高湿反偏(H3TRB)可靠性认证,满足工业级 MOSFET 可靠性要求。产品栅氧可靠性方面,在推荐的栅极电压 20V 下,栅氧寿命可达至少 200 年。

产品主要参数如下:室温阈值电压 2.7V,高温(150℃)下阈值电压高于 2.2V;室温下导通电阻 160mΩ(10A);短路耐受时间大于 6 微秒;击穿电压达 1500V;在栅极电压大于 16V 的情况下,可安全地进行并联工作。

产品经过可靠性考核后,静态参数(阈值电压、导通电阻、反向漏电流)变化不超过 10%。其中,经过正向高温栅偏和反向高温栅偏 100 小时考核后,器件的阈值电压变化绝对值不超过 0.4V 和-0.25V,器件的阈值电压稳定性好,有利于器件长期安全可靠地工作。

1200V SiC MOSFET 可广泛应用于新能源汽车电机控制器、车载电源、新能源充电系统、太阳能发电、高效电源等行业。目前,公司的 1200V MOS已逐步完善产品系列,形成了1200V/10A 160mΩ、1200V/20A 80mΩ、1200V/50A 33mΩ的产品系列。

②价格竞争力:

目前,基本半导体同电压电流碳化硅MOSFET比国外产品价格低20%左右。以1200V 20A的碳化硅MOSFET为例,国外品牌批量价格在60元/pc左右,而基本半导体定价在45-50元/pc之间,我司价格低于市面价格10-15元/pc。                                                                          

③技术创新:

基本半导体1200V 碳化硅MOSFET采用4寸平面栅碳化硅工艺,结合元胞镇流电阻设计,开发出了短路耐受时间长,导通电阻小,阈值电压稳定的1200V系列性能卓越的碳化硅MOSFET。

集成创新方面:在器件结构方面,在元胞设计上采用镇流电阻设计方式,提高器件阈值电压稳定性和短路耐受时间。终端结构上采用缓冲 P 型掺杂结构,形成了具有抗电荷迁移的终端耐压结构,有效提高了器件的高温反偏可靠性。

消化吸收方面:基于现有的碳化硅 MOSFET 工艺平台,进一步优化了栅氧工艺,提高了器件的沟道迁移率。优化了器件的元胞区掺杂分布,进一步改善了栅氧电场分布,提高了栅氧长期可靠性,降低了寄生三极管的基区电阻,提高了 MOSFET 短路耐受能力和雪崩耐量。

目前,该项目已申请发明专利13件,申请实用新型专利8件,集成电路布图登记2件。

④客户服务:

在新能源汽车电机控制器行业,基本半导体与国内知名电控厂商华域汽车就基本半导体碳化硅 MOSFET 在华域汽车电机控制器系统中的应用达成联合开发合作协议,基本半导体为华域汽车定制开发汽车级碳化硅 MOSFET,支持华域汽车最新一代基于碳化硅功率模块的电机控制器设计。

在车载电源行业,基本半导体同国内车载电源领军企业欣锐科技就基本半导体碳化硅 MOSFET 在欣锐科技车载电源中的应用达成战略合作协议,欣锐科技在产品开发初期就将基本半导体碳化硅功率器件设计到产品中,同时双方规划共建联合实验室,提升合作高度。

在高效电源领域,基本半导体同国内领先的电源设备厂家金威源就碳化硅 MOSFET 及二极管在高效电源中的应用达成战略合作协议,优先测试和使用基本半导体提供的碳化硅功率器件。

在新能源充电系统、光伏发电等领域,基本半导体开发的碳化硅MOSFET在不同客户端已进行器件验证、小批量试用中。

⑤市场销量:

a.目前国内市场碳化硅MOSFET处于供不应求状态。

b.现已推出两款市场需求最大的产品,并完成多个客户送样,部分客户已经测试通过并小批量试用,即将进入批量应用阶段。按照公司规划,产品价格约为40元/pc。

c.2019年公司碳化硅MOSFET规划生产4寸晶圆约2000片,对应单管器件70万颗以上。

d.2020年碳化硅MOSFET进入稳定批量供应阶段,计划全年投产8000片晶圆,对应单管器件产品超过300万颗。

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