国基南方、55所:加速碳化硅MOSFET技术攻关,打造汽车电子中国“芯”

2024-03-01
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在超净厂房,研究人员坐在电脑前控制,精密仪器自动运行;在生产车间,比刺绣针更薄的测试探针在芯片之间高速移动,这是自动测试台测试完成的6英寸碳化硅晶圆。走进国家基础南部和55条碳化硅生产线,随处可见高科技场景。



“随着新能源汽车供需的增加,我们也在加快大电流碳化硅MOSFET关键核心技术的研究和批量生产。”春节期间,团队提前启动,坚持岗位,重点关注新能源汽车、光伏、高压输变电、智能电网等关键领域的需求,在热生产中迎来春天。


碳化硅MOSFET可使新能源汽车充电速度提高5-10倍,续航里程提高8%以上,能耗降低50%。优异的性能使其成为新能源汽车所需的关键部件。截至目前,团队开发的新能源汽车650V-1200V碳化硅MOSFET出货量已超过1500万辆,累计出货量已超过200万辆,奔腾的“中国核心”正在祖国南北行驶。



小心翼翼地用真空吸笔捡起长度只有2毫米宽的“小物件”。技术人员笑着说:“虽然碳化硅MOSFET很小,但它是新能源汽车充电器的‘心脏’。这就是电能的处理和控制。技术专家解释说,近年来,碳化硅材料具有耐高压、耐高温、低损耗等优点,并迅速走向应用阶段的“C位”。“碳化硅MOSFET在相同规格下的尺寸仅为硅基产品的1/10,但导电阻是后者的1%,总能量损失可降低70%。”


继续推进碳化硅MOSFET的关键核心技术和产业化应用。国基南方和55个碳化硅团队通过碳化硅衬底、外延、芯片等整个产业链的大规模生产平台,突破了高温高能离子注入、高迁移率格栅氧化等关键过程。集智攻坚后,团队在中国建立了第一条6英寸碳化硅功率产品生产线,率先突破了6英寸碳化硅MOSFET批量生产技术,形成了一套具有自主知识产权的碳化硅功率产品技术体系。


“典型产品的良率大大提高。我们将开发的碳化硅产品从实验室样品转变为批量商业产品,有效解决了汽车企业用户缺乏‘核心’的危机。中国电力专家表示,碳化硅产品最初只应用于电力等工业领域,直到过去两年才逐渐应用于新能源汽车等领域。“要实现快速批量生产应用,面临着巨大的挑战。“为了满足用户的需求,团队与新能源汽车企业对接应用需求,快速完成产品开发和验证,快速开发性能更好的碳化硅MOSFET产品。


“芯片面积减少30%,导通损耗减少15%。新一代碳化硅MOSFET产品的电能转换效率显著提高,已进入新能源汽车龙头企业的大规模应用。”专家表示,自产品通过用户车载项目验证以来,碳化硅MOSFET每月分批稳定交付,并获得“最具影响力的汽车芯片奖”。


依托多年积累的技术优势,国基南方和55所继续加强关键核心技术研究,取得了多项突破性技术成果,建立和完善了具有自主知识产权的碳化硅JBS、JFET、MOS等芯片工艺形成了650V-6500V系列产品,推动碳化硅功率产品在新能源汽车充电桩、高压电源、车载充电器、雷达电源等领域率先实现工程应用。


“目前,我们开发的第一款750V碳化硅功率芯片完成了样品流片,第一款国内1200V塑料密封2in1碳化硅功率产品完成了A样品试生产,为碳化硅功率半导体的设计和生产奠定了坚实的基础。“继续完善产品谱系,扩大产品类型,新年团队成员将提高碳化硅芯片生产能力,进一步推进新能源汽车碳化硅MOSFET芯片关键核心技术和产业化,促进碳化硅系列产品进入风景发电、储能、电网等领域的大规模应用。


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