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功率半导体氧化镓,丰田、电装的新目标

NE时代

2019年7月,丰田与电装联合宣布将成立一个新的合资企业。新公司计划于2020年4月成立,主要研发下一代车载半导体技术。他们将目光投向了能够挑战SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)的功率半导体氧化镓、金刚石。

通过对产品基本结构和加工工艺的深入研究,新合资公司将致力于面向用于电动车辆的功率模块、或是用于自动驾驶车辆的外围监控传感器等电子元件的先进前瞻技术开发。

新公司由电装把控主导权,注册资本5000万日元,其中电装出资51%,丰田出资49%。新公司总部设在电装的前瞻技术研究所内,计划成立初期员工人数约为500人。

瞄准氧化镓

相较燃油车,新能源汽车中用到功率器件的部件更为广泛。电机控制器、DC-DC变换器、充电/逆变、电空调驱动等高压部件一般使用的是IGBT功率模块。而且OBC、DC/DC已在转向使用SiC基功率器件。

随着电气化、自动化的发展,新能源汽车对功率器件的性能和可靠性提出了更为严苛的要求:更高的工作电压、更快的开关频率、更大的电流承载能力、更高的耐温性能、更强的散热能力。

当前,功率半导体技术选择上,IGBT是现在主流的产品,而SiC被视为第三代功率半导体材料,成为罗姆、英飞凌、比亚迪的投资重点。

不过,SiC不是终点。氮化镓、金刚石、氧化镓均是半导体公司、整车厂关注的研究热点。

比亚迪SiC晶圆

本次丰田和电装的合作就将重点放在了金刚石、氧化镓上。丰田,作为全球鲜少能够自产IGBT的整车厂,与富士电机、三菱电机、电装深入合作。电装,入股英飞凌,与京都大学创办的一家科技初创公司FLOSFIA合作,加强车载半导体产品的开发和应用。他们都在投资和开发新一代功率半导体器件,减少和降低用于电动汽车的功率模块的成本、尺寸。

为什么不是SiC?

提到下一代功率器件,丰田和电装公司之前各自都专注于研发SiC,但是新公司的研发重点却不是SiC,而是专注于研究新型材料。

电装技术人员在接受日经记者采访时指出,“电装的SiC功率器件目前已经被用于即将上市的量产车型,开发和业务部门会共同负责它的商业化应用。而新的合资公司将专注于氧化镓或金刚石等有望挑战SiC的功率半导体材料”。

其中,氧化镓最为期待。电装工程师表示“公司管理层对该材料的潜力评价很高”。电装投资的FLOSFIA(总部在京都),是一家致力于研发氧化镓的功率半导体器件的初创公司。电装已经开始与FLOSFIA联合研究氧化镓面向汽车的应用。

另一方面,关于SiC,新公司也将着手解决一部分的课题,例如如何实现SiC基板的低成本化,SiC单晶的高速生长技术。

从研发到生产的整合

随着新的半导体研发公司的成立,到2020年第一季度,电装将集成半导体和电子元件从研发到生产的全部能力。

实际上在2019年4月双方宣布成立新公司时,就已经正式决定将电装和丰田的主要电子元件业务整合到电装。他们为此签订了业务转让协议。

在生产方面,丰田和电装的计划是,将于2020年4月1日把丰田广濑工厂内的电子元件生产全部整合到电装内。该工厂的土地、厂房、设备、软件等全部都将转让给到电装。而广濑工厂自身拥有SiC功率器件的生产设施,例如专用于SiC的洁净室等。由此可以推测广濑工厂将会是丰田未来的SiC核心量产工厂。

开发方面,丰田同样计划于2020年4月1日将图纸和开发设备等转移到电装,完成整合。

丰田与电装就半导体研发和生产的整合,进一步凸显出他们对车载半导体的重视。巨头之间的资源整合,也加速着新技术的研发和应用进程。

配备了SiC功率元件的丰田“Carmry”的HEV原型车(图片:丰田汽车公司)

这不由得使我们联想到大众5月份时的动作。它与两家半导体大供应商达成合作关系,一是Cree,它成为了大众汽车FAST(Future Automotive Supply Tracks,未来汽车供应链)项目SiC碳化硅的独家合作伙伴。二是英飞凌,它成为大众FAST项目战略合作伙伴,合作点集中在大众MEB电力驱动控制解决方案中的功率模块。

自从大众和丰田陆续表现出在电动汽车的推进上的强势,他们在功率半导体上的竞争也进一步加剧。借助与本土供应商之间天然的强纽带,丰田正在抢占功率半导体技术的制高点。

来源:NE时代

本文地址:https://www.d1ev.com/news/qiye/96495

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