成本降低33%！英飞凌挑战智能汽车「高功率密度」瓶颈

伴随着汽车电动化、智能化的逐步推进，功率半导体器件的需求激增。其中，MOSFET作为新能源汽车中DC-DC、OBC等电源系统的重要组成部分，应用于汽车动力域以完成电能的转换与传输。同时，MOSFET还是可以用于ADAS、安全、信息娱乐等功能中完成电能转换的基础器件。

过去几年，受高性能、轻量化以及提高续航里程等要求影响，智能电动汽车对于功率密度的要求不断攀高。在这样的背景之下，由于碳化硅器件能够显著降低电力电子系统的体积、重量和成本并提高功率密度，目前已经成为了智能电动汽车的“标配”。

纵观数十年来半导体行业的发展，功率器件主要向着更小的芯片尺寸和更低的导通阻抗方向演进。不过，单纯依靠半导体工艺制程的微缩等技术创新，很难真正为电动汽车的功率密度和续航里程提高提供助力。

“为了推动电动汽车的关键发展趋势、满足未来的功率需求，封装技术已经成为了功率半导体发展急需突破的瓶颈。”英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛表示，电动汽车的发动机舱可用空间较小，对于高功率密度的半导体需求日益攀高，并且厂商还需要在高可靠性和成本效益之间进行平衡。但硅芯片技术在Figure Of Merit系数（简称FOM值）上，尤其从高压超结（Super Junction）技术的角度来讲，基本上已经达到了物理极限。

在这样的情况下，要继续降低导通阻抗、做好芯片的能效，必须要突破封装技术。除了硅基功率器件之外，包括碳化硅、氮化镓在内的新一代宽禁带半导体，也需要更先进的封装技术来充分发挥其性能。“只有将技术创新与封装创新相结合，才能将硅、碳化硅、氮化镓功率半导体的性能发挥到极致，为智能电动汽车的关键发展趋势提供助力。”程文涛如此表示。英飞凌的QDPAK 和 DDPAK 顶部散热封装就是这一趋势下的尝试与验证。

日前，英飞凌面向高压MOSFET使用的QDPAK和 DDPAK 顶部冷却 (TSC) 封装已成功注册为 JEDEC 标准，标志着封装外形将迎来崭新纪元，并将推动市场更广泛地采用 TSC 技术以取代 TO247 和 TO220。凭借这一技术优势以及根据MO-354 标准，此项新 JEDEC 注册封装系列将成为高压工业和汽车应用过渡至下一代平台中顶部冷却设计的重要推手。

据介绍，QDPAK器件是专门为利用顶部冷却的优势而设计的，有多种功能和特性可以满足不同的应用要求。该系列器件的标称占位面积为20.96mm×15.00mm，高度为2.3mm，非常易于组装。

与此同时，QDPAK封装实现的顶部散热（TSC）创新能够高度优化生产工艺，加快装配速度，降低系统成本（例如，装配成本可降低33%）。根据英飞凌公布的数据显示，TSC封装最多可比标准底部冷却（BSC）降低35%的热阻。同时，由于TSC 封装充分发挥了 PCB 双面的效益，可提供较佳的电路板空间利用率以及至少两倍的功率密度。

作为解决方案提供商，英飞凌持续通过创新的封装技术和制程，对半导体产业发挥影响力。英飞凌先进的顶部冷却封装为器件和系统层级带来显著的优势，能够满足尖端高功率设计的挑战性需求。此外，封装外形的标准化可确保不同厂商设计的引脚兼容性——这是OEM厂商在高电压应用所面对的主要设计考量之一，由此可以让OEM厂商不再需要在这一方面耗费心力。

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