1. 功率類芯片介紹 

新能源汽車中廣泛應用了功率半導體器件（芯片）。各電力電子裝置，按照功能不同可以劃分為直流/直流變換器、交流/直流充電器、直流/交流逆變器和電動輔助變換器等，如圖所示:

純電/混動汽車內部的電力電子裝置框圖

（1）直流/直流升壓和降壓變換器，如DCDC、BOOST等，用于將高壓電池的直流電降壓為低壓直流電或者將一種高壓電源變換為另一種高壓電源，功率器件主要應用為高壓大電流的Si/SiC MOSFET、IGBT、GaN等。

（2）交流/直流充電機，如OBC（on board charger），將電網的交流電轉換為直流電為電池包充電，功率器件與高壓直流變換器類似，但因為與電網相連接，因此增加了高壓大電流整流二極管的需求。

（3）直流/交流逆變器，如MCU（motor controller unit），將電池的直流電轉換為驅動電機類負載的交流電，應用功率器件如MOSFET、IGBT、GaN等；

（4）電動輔助變換器，如方向盤助力、車窗升降、雨刷、水泵、油泵、電動座椅等部件，同樣需要用到功率器件，因此所用的MOSFET、Diode等器件多為小功率離散器件，也有應用一些IPM模塊封裝。

 

2.Si IGBT

針對新能源汽車應用的特殊要求，要求IGBT器件具有低損耗、高集成度、高可靠性及低成本的特點。

IGBT功率模塊大多數采用“六合一”三相全橋電路，每個半橋單元一般采用2-4片IGBT芯片并聯來提升模塊電流輸出能力，并且會并聯快恢復二極管芯片以提供電流的續流回路。目前IGBT芯片已經發展到第七代，主要體現在芯片的正面和背面結構和采用的工藝技術方面的迭代演進。正面結構已完成了從平面柵到溝槽柵的轉變，使用溝槽柵結構可以降低JFET電阻分量，提升電流密度。以英飛凌為例，從其第三代IGBT芯片開始，就已全面采用溝槽柵結構。背面結構則經歷了PT（Punch Through）、NPT（Non-punch Through）轉為FS（Field Stop）技術，生產工藝快速迭代，晶圓厚度持續減薄，性能指標不斷提升。

IGBT芯片技術主要在兩方面，一方面是芯片正面元胞結構采用精細化溝槽工藝（Micro-Pattern），如英飛凌在汽車領域開發的750V EDT2芯片系列；另一方面則是向逆導型器件的方向發展，如富士推出的將IGBT和FRD進行芯片內集成的RC-IGBT器件，可進一步提高功率密度，降低單位成本。

IGBT模塊封裝技術更新主要圍繞封裝結構、封裝工藝、封裝材料三個方面，目前車用逆變器中IGBT模塊普遍采用銅基板，上面焊接絕緣陶瓷基板DBC，IGBT及二極管芯片焊接在DBC板上面，芯片之間、芯片與DBC板之間、芯片與輸出端子之間一般通過鋁線鍵合連接、基板既有通過導熱硅脂安裝到散熱器，也有基板帶翅片（Pinfin）可以直接浸入水道的。

IGBT歷代發展參數及特征如下表所示：

IGBT歷代發展參數及特征

3.Si IGBT 市場規模

根據Trendforce預測，得益于新能源車滲透率提升，車規級IGBT市場增速明顯，新能源車IGBT市場占比持續增長，2020年已成為中國IGBT第一大應用領域，占比約30%。

IGBT市場應用

新能源汽車IGBT市場規模

4.功率器件車規級認證

AEC-Q101標準是用于分立半導體器件的，標準全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導體應力測試認證的失效機理，名字有點長，所以一般就叫“分立半導體的應力測試標準”。現在的Rev E版本是2021.03.01剛發布的最新版。

AEC-Q101認證包含了分立半導體元件最低應力測試要求的定義和參考測試條件，目的是要確定一種器件在應用中能夠通過應力測試以及被認為能夠提供某種級別的品質和可靠性。

AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩壓管、TVS、可控硅等。

AEC-Q101認證準備

AEC-Q101驗證流程

華碧實驗室是國內領先的集檢測、鑒定和認證為一體的第三方檢測與分析的新型綜合實驗室，是質量和誠信的基準。華碧實驗室擁有豐富的車規級電子認證經驗，已成功協助300多家汽車分立半導體企業制定相對應的AEC-Q101驗證步驟與實驗方法，并順利通過AEC-Q系列認證。