電動(dòng)汽車發(fā)展推動(dòng)高壓器件的要求

隨著電動(dòng)汽車市場的發(fā)展，設(shè)備的電壓需求不斷提升，甚至一些被認(rèn)為是相對(duì)低電壓的設(shè)備也正在突破已有的基線。處理高電壓的技術(shù)不是新的話題，但由于新的需求的數(shù)量和種類的增加，無論是晶圓廠還是測(cè)試公司，高電壓測(cè)試都被置于了首要優(yōu)先級(jí)。例如，汽車現(xiàn)在已經(jīng)成為了多領(lǐng)域系統(tǒng)，電壓需求范圍大約在40伏特到2千伏特之間。

電動(dòng)汽車中高壓器件的需求正在增加，為了提高車輛的續(xù)航里程，汽車行業(yè)需要減輕電纜的重量和降低功率分布的損失?？紤]到整個(gè)汽車的趨勢(shì)是向著高電壓發(fā)展，這包括了所有子系統(tǒng)內(nèi)的電池和功率轉(zhuǎn)換器，以及顯示設(shè)備等單個(gè)元件，對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)商而言，擅長高電壓和高功率設(shè)計(jì)將變得十分有優(yōu)勢(shì)。

硅碳化物早期被視為相對(duì)新穎且未經(jīng)證實(shí)的材料，但特斯拉已經(jīng)在其汽車中大量使用硅碳化物，并將此技術(shù)應(yīng)用于他們的功率管理集成電路（PMIC）。這為整個(gè)行業(yè)發(fā)出了信號(hào)，硅碳化物是可以大膽使用的，這會(huì)引發(fā)車廠對(duì)高壓的逆變器等設(shè)備的規(guī)格參數(shù)進(jìn)行重新的審視和思考。

硅碳化物（SiC）和氮化鎵（GaN）作為新興的寬禁帶半導(dǎo)體材料，在高電壓應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn)。這些半導(dǎo)體的封裝的材料在連續(xù)高壓的環(huán)境中更易受損。因此，從設(shè)計(jì)到封裝，再到最終設(shè)備的測(cè)試，都需要新的思路和方法。在測(cè)試過程中，如何避免對(duì)這些脆弱材料在高壓下造成損害，成為了一個(gè)重要課題，如從40伏特到2千伏特不等的汽車電壓要求，晶圓廠和測(cè)試機(jī)構(gòu)們正將高電壓測(cè)試作為優(yōu)先研發(fā)的課題。

汽車工業(yè)正在尋求減輕電纜重量和減少功率分配損耗以延長電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，而高電壓技術(shù)可以在此過程中發(fā)揮重要作用。高電壓和大功率設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí)將成為半導(dǎo)體供應(yīng)商未來發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，隨著電壓的提高，廠商們測(cè)試的挑戰(zhàn)也日益顯現(xiàn)，例如可能導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間變長和測(cè)試器件的損失和動(dòng)態(tài)RDS(on)的影響，以及在這些器件中，我們必須處理更高的功率問題。比如驅(qū)動(dòng)電路中的碳化硅以及充電電池中可能需要處理的10到30安培的電流。因此現(xiàn)在需要使用更多的探頭針，而這可能導(dǎo)致測(cè)試、研發(fā)時(shí)間的增加。此外，對(duì)于針對(duì)高壓的應(yīng)力測(cè)試，我們需要重新考慮。傳統(tǒng)的設(shè)備在特定電壓下進(jìn)行燃燒測(cè)試，然后他們下降VDD，但不降低HVS限制?，F(xiàn)在，設(shè)備因?yàn)閷?duì)過電壓有更大的容忍度，一下子要承擔(dān)更多的壓力。

除常規(guī)挑戰(zhàn)外，還有其他難題需要解決。例如，在進(jìn)行故障模擬時(shí)，可能有16或者32個(gè)測(cè)試位置，一旦其中一個(gè)位置失效，你的電源就可能斷開。為了避免出現(xiàn)這個(gè)問題，電動(dòng)汽車廠商們通常都會(huì)進(jìn)行電源管理，所以即使一個(gè)部分失敗，也要能保證電源的持續(xù)供電，并繼續(xù)對(duì)其他位置進(jìn)行監(jiān)控，避免出現(xiàn)短路、起火等危險(xiǎn)后果。這整個(gè)電控系統(tǒng)都是在高壓的電路環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定的控制并不容易。

總結(jié)而言，隨著電動(dòng)汽車市場的不斷擴(kuò)展和電壓要求的提高，高壓器件和對(duì)應(yīng)的技術(shù)正在變得越來越重要。這不僅是對(duì)汽車廠商技術(shù)上的挑戰(zhàn)，更是半導(dǎo)體行業(yè)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、材料和測(cè)試技術(shù)等多方面的綜合考驗(yàn)。