时间：2025-07-15 浏览量：
一、SiC MOS 器件失效的基本情况和技术分析
欣锐科技从 2016 年全面启动双向车载充电机的开发工作，2018 年 5 月份起，这款采用SiC MOS 器件、业内首款为车厂定制的隔离式双向车载充电机历时近 2 年时间终于开发完成实现量产，投放市场后引起较大反响。
笔者从欣锐方面了解到，自 2019 年 5 月起，在批量供货近 1 年后，市场端陆续开始出现充电机故障，故障现象均为 SiC MOS 及周边器件损坏，欣锐科技技术人员立即进行故障分析，目前的关键信息如下：
1、 损坏的 SiC MOS 器件来自供应商日本 Rohm 公司，而且故障没有集中在特定批次，属于普遍现象。
2、ROHM方面已经针对失效品进行了分析和反馈，欣锐方面自身也通过与权威第三方的密切合作发掘出了失效品深层次的工艺问题，目前已基本锁定了问题的方向。
3、综合以上分析可以发现，此次问题涉及的材料可靠性问题的确十分隐蔽。早期仿真、设计验证、台架、实车、耐久以及投放市场后一年内的样本量均无法暴露出该问题。
二、碳化硅等第三代半导体器件的优势和应用难点
随着节能减排、新能源并网、智能电网的发展，这些领域对功率半导体器件的性能指标和可靠性的要求日益提高，要求器件有更高的工作电压、更大的电流承载能力、更高的工作频率、更高的效率、更高的工作温度、更强的散热能力和更高的可靠性。经过半个多世纪的发展，基于硅材料的功率半导体器件的性能已经接近其物理极限。因此，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表的第三代半导体材料的发展开始受到重视。碳化硅是目前发展最成熟的半导体材料，氮化镓紧随其后，金刚石、氮化铝和氧化镓等也成为国际前沿研究热点。
1、第三代半导体器件的主要优势
比导通电阻是硅器件的近千分之一（在相同的电压/电流等级），可以大大降低器件的导通损耗；开关频率是硅器件的 20 倍，可以大大减小电路中储能元件的体积，从而成倍地减小设备体积，减少贵重金属等材料的消耗；理论上可以在更高温环境下工作，并有抗辐射的优势，可以大大提高系统的可靠性，在能源转换领域具有巨大的技术优势和应用价值。
目前，第三代功率半导体器件已经在智能电网、电动汽车、轨道交通、新能源并网、开关电源、工业电机以及家用电器等领域得到应用，并展现出良好的发展前景。国际领先企业已经开始部署市场，全球新一轮的产业升级已经开始，正在逐渐进入第三代半导体时代。
2、碳化硅应用技术的真正难点
碳化硅器件物理、化学特性与硅基 MOSFET 差异很大，驱动电路设计比硅基 MOSFET 复杂，外围驱动、保护、辅助电路的设计需要投入大量的理论计算，仿真计算，实验设计以及实验摸索， 针对碳化硅器件特性的散热、震动、可靠性等配套辅助设计要求高。
国内比亚迪早期就在OBC 上使用过碳化硅架构，但是为非隔离架构的电路。全球市场方面，特斯拉在 MODEL3 车型的电机控制器与 OBC 上使用了碳化硅驱动的电路。欣锐科技在充电机上使用的技术流派与特斯拉更加类似，为隔离型架构。市场发布时间基本相同，属于不约而同采用了这个技术。此次失效的 SiC MOS 器件，出现的问题已经属于半导体器件工艺方面的深层次问题，不是一般开关电源技术人员能够了解的知识，再加上国内对半导体制造工艺人才和认识的缺乏，导致此次器件失效范围较大，进一步说明国内急需提高半导体方面的知识，不能简单的认为国际大厂质量信得过，只关注外部应用。
三、车载电源企业在开发过程中面对黑匣子零件存在的困境
欣锐科技 2013 年第一代应用碳化硅驱动的产品问世以来，已经历经了 10 年的长期质量数据收集、跟踪。由于碳化硅（SIC）作为第三代半导体驱动管在外部封装上与前两代差别不大，因此作为电路应用企业，车载充电机提供商在制造工艺、流程控制方面，与前两代没有显著区别。新技术探索的前期，需要的是长期的技术判断力和战略定力。一个新供应商、新工艺、新材料在设计完成后往往需要经过多年才能够通过道路、环境、耐久等可靠性验证。欣锐对此已经做了充分的前期投入和准备，台架验证、整车验证项目均保质保量完成，实车功能，道路，耐久试验均严格按照验证大纲进行。即便如此，也无法预防一些器件某些突变因素带来的隐性瑕疵，欣锐此次面对的情况便是如此，就有十分典型的特征，由于 ROHM 的工艺设计为自己独立进行，第三方机构也无从提前判断新工艺架构是否有隐性问题。批产前的所有台架试验、整车试验均未出现过类似问题。一年后，是因为批量累积到一定程度，且在足够大批量条件下才能发现的零星失效现象，该问题才开始暴露。国产碳化硅近年虽然起步发展较快，欣锐科技对此予以了高度关注，并且与一些头部企业展开了不同形式的合作，但是目前整体上还未扭转国际厂商话语权强的基本局面。国际大型半导体企业核心工艺、制造流程不透明。许多工艺、流程变更很难通过物理方式拆解比对，难以深度分析。因此一旦出现质量性问题，半导体厂商仅会通过器件损坏的现象给与很多“可能性”猜测，引导客户排查自身问题，涉及自身可能存在的隐患往往避之不谈。
从行业实际经验来看，对半导体器件深层次工艺问题，基本上全球应用厂商均无实际话语权。新材料、新工艺的可靠性主要靠国际大厂自身技术实力进行验证，相关车规或者 JDEC标准仅仅可以验证一般的可靠性问题。
四、欣锐科技深耕、聚焦车载电源行业
欣锐科技是国内最早启动车载电源项目研发的团队，当时国内除了日系混动车可以找到DC-DC 竞品外，其它方面基本为空白。欣锐团队从零开始承担了 863 项目中 DC-DC 与 OBC 的开发任务，2006年 863 项目组启动，十五年专注车载电源，从一个小型研发公司成长为首家以车载电源为核心业务的上市企业。欣锐科技与特斯拉、比亚迪一样，都是很早就预判了第三代半导体应用方向的企业。通过与国际半导体头部企业合作，2013 年的 G3 代 DC-DC 量产模块便应用了碳化硅 MOSFET 驱动。起步早，底层技术扎实，质量数据积累丰富，始终坚持自主创新研发拉动行业进步。欣锐科技也是业内最早启动从技术研发向产业化探索的车载电源企业之一，2010 年建立第一条产品试制线；2015 年建立第一个产业化工厂；2017 年投入新的量产专业化工厂。从奥运会项目，863 项目，到横跨三个五年（十一五计划，十二五计划，十三五规划），欣锐科技从无到有，从有到优，在陪伴式成长过程中持续服务业内主机厂。
编后语
欣锐科技与特斯拉、比亚迪等厂商一样，对于碳化硅作为第三代半导体器件在电动汽车技术的发展和产业化实施、推动方面，发挥了非常积极的作用。
基于半导体器件行业技术密集和产业链较长的特征，芯片可靠性表现主要也依赖器件厂商的专业能力。在碳化硅器件推广以及规模应用过程中，因供应商工艺等问题导致的可靠性、耐久性质量问题，应用商很难提前预估。据悉，欣锐科技针对这起由器件来料质量问题遭受的经济损失，将通过法律途径追偿。
时柱庚寅的女命，庚寅女命特点时柱庚寅的女命李森易...[详细]
属龙的哪年结婚好，生肖龙结婚月份其实婚姻是一种缘...[详细]
注定二婚幸福的生肖女，命好嫁土豪的生肖女注定二婚...[详细]
坤造：癸酉 己未 乙巳 壬午 大运：庚申 辛酉 壬戌 癸...[详细]
晚婚反而嫁得好的生肖，正缘的强烈暗示晚婚反而嫁得...[详细]