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周末和劉總等人一起找了地方喝了茶，主要聊了一些有關車載電源的發(fā)展方向，其中有一項內(nèi)容就是OBC和DCDC會選擇塑封的功率模塊去替代原有分立方案。換句話來說，在汽車領域，從逆變器到我們看到的所有高壓功率部分，模塊化的趨勢是很明顯的。根據(jù)Yole分析報告，MOSFET市場有希望在2026年達到94億美金，IGBT市場84億美金，而功率模塊封裝材料市場在2026年有望實現(xiàn)35億美元的市場。
▲圖1.功率電子和功率封裝的市場
Part 1、功率封裝
從價值區(qū)分來看，功率封裝材料的最大細分市場是基板，其次是襯底，排在后面的是襯底貼裝和芯片貼裝材料。由于需求漸長，功率器件市場的緊缺，這使得產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生了商業(yè)模式的改變和供應鏈的重塑。
從目前來看，原有Tier 1的汽車零部件供應商和車企OEM開始深度參與到功率模塊的設計和制造環(huán)節(jié)。半導體器件的功率模塊封裝對于系統(tǒng)廠商和汽車廠商來說，是一個往上游把控的機會，由于IGBT的功率封裝技術比較成熟，Tier1供應商和OEM更愿意在碳化硅（SiC）MOSFET技術領域下手。
▲圖2.功率封裝的迭代
2021年的芯片短缺，使得中國汽車企業(yè)對于核心功率電子部件的希望是供應鏈盡可能本地化。中國公司開發(fā)功率模塊封裝解決方案，開始使用一部分本土的功率芯片，歐洲、日本和美國公司提供的功率芯片還是占了比較多的部分。
▲圖3.基于SiC的封裝，從研發(fā)角度有一些可以做的點
從技術角度來看，功率模塊封裝技術不僅僅是關于引線鍵合、焊接和封裝；汽車領域的封裝技術，在功率密度、性能和可靠性有很強的要求是比較復雜的，需要特定的專有技術。
▲圖4.功率模塊的典型失效
Part 2、功率模塊的發(fā)展趨勢
從技術發(fā)展的趨勢來看，Yole和聯(lián)電的工程師分別給了一個技術發(fā)展趨勢，我的理解，是需要按照每家車企的選擇來做一個梳理，目前在單個企業(yè)的押注好像有些早。圍繞耐溫、可靠性、寄生電感、熱阻和成本這些要素，可以組合出很多的系統(tǒng)方案出來。
▲圖5.功率模塊的技術發(fā)展趨勢
▲圖6.聯(lián)電探討的功率模塊技術
隨著SiC模塊的發(fā)展，圍繞Tier1和芯片廠家的各自路線是可以探討的，之前沒有特別的關注，接下來要花時間把這些信息收集起來進行歸檔和整理。
▲圖7.功率模塊的封裝
每家的技術路線和考量是不同的。以安森美為例，它的發(fā)展重點也會放在塑封壓鑄模塊上，也可以做直接水冷。壓鑄模塊跟凝膠模塊的差異，模塊功率密度可以更高，雜散電感可以更低，尤其是碳化硅可以接受的工作溫度更高，到200℃甚至以上。碳化硅的工作溫度可以是很高的。
同樣的系統(tǒng)價錢，用壓鑄模塊應該可以做到更大潛力和差異化——安森美現(xiàn)在跟很多車廠討論，為他們做一些特別制造的主驅(qū)模塊。冷卻塑封模塊的特性，除了比較低的雜散電感和高功率密度之外，在擴展性方面也相對比較好。安森美可以用三個半橋的模塊做成150kW的功率，也可以把它們兩個合在一起做成300kW，基本上占用的空間沒有太大差異。跟凝膠模塊相比，壓鑄模塊的生命周期是比較長的。在安森美雙面冷卻的模塊里，IGBT是一個智能芯片，主要內(nèi)置了兩個傳感器。一個是溫度傳感器（精準的溫度檢測），另外一個是電流檢測也內(nèi)置在里面（總體反應時間會比較快，能更好地去保護系統(tǒng)）。
▲圖8.安森美的技術路線
小結(jié)：
在功率半導體的競爭中，國內(nèi)企業(yè)國產(chǎn)替代的空間是很大的，從未來的市場需求來看，供應鏈安全的要求被放置在很高的位置。
