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admin 娱乐早知道 2019-09-08 178 0

上一篇介绍了电动轿车的开展趋势以及SiC、GaN的技能特性,以及封装层面上所面对的技能难点(参阅:轿车功率半导体封装的今天和未来(前篇))。本篇将持续解说功率半导体封装产业链的有关内容。

价值链分析

从封装技能的视点看,半导体职业现已阅历了若干个周期。例如,跟着移动通讯范畴的产品生命周期缩短,一旦包装渠道合格,技能整合和数量将急剧添加。跟着新颖的颠覆性技能的呈现,这种方式或许会呈现一个巨大的代替。相比之下,轿车产品的生命周期一般更长。一般来说,轿车产品都建立在稳健的Si节点和封装上。

在未来,跟着更短的开发周期驱动着轿车供货商走向商场战略,轿车功率封装技能或许也会遵从半导体老练度形式。整合元件制作商一般为内部出产坚持低产值和高利润率的产品。多年来,跟着技能的老练和产值的添加,企业现已战略性地转向了封测代工厂。这种办法与封测代工厂的事务模型很好地结合在一起——在满意客户需求的一起供给有招引力的经济效益。但是,因为轿车等职业的快速开展,估计封测代工厂将跟上立异的脚步,供给更杂乱和技能差异化的处理方案。

封测代工厂能否成功发明价值首要依赖于本钱出资、出产力、招引本钱结构和定价模型。

逆变器和转化器的功率模块在轿车范畴的运用标明技能的差异化是处理某些特定的运用空间的要害。考虑到现在供给的电源模块处理方案的非规范化,在未来,轿车厂家和体系制作商将要求必定程度的规范化,然后为供货商带来很多的收购和价格压力。整合元件制作商IDM一般在前端而不是后端投入很多资金,它们或许会盼望封测代工厂来完结部分电源模块的制作。整合元件制作商、封测代工厂和体系制作商之间的协作将对电力封装生态体系至关重要。

考虑到各式各样的要求——高温资料、高开关频率、高可靠性和更强的功率密度处理方案——包装技能则需求扩展规划,以满意轿车职业的这些严格要求。尽管先进的功率封装技能需求开发资料集、结构优化和工艺立异,但相同需求CAD东西和建模办法来到达预期的成果。功率封装的开展可大致分三个阶段。

规范化阶段—短期(0-2年)

包含IDMs和OSATs在内的半导体封装职业十分涣散,导致界面资料、模具化合物和键合机制之间存在严峻的不规范化。在短期内,可进行一些开发来对最新的封装技能规范化,答应制作商进行多源收购。此外,将有源元件与被迫元件集成,供给低本钱的双面冷却处理方案,将推进功率离散体和模块在牵引逆变器运用中的功率进步。嵌入式芯片和平面互连技能的开展将下降寄生电感,然后完成高频开关,然后满意更高的功率方针。最终,资料和装置技能估计会不断进步,满意运用程序所要求的宽温工作和功率循环。

一体化阶段—中期(3-5年)

这是一种天然的开展进程,下一代的改善将在集成门驱动程序、过滤器、操控器和传感器到单个封装中。集成电源和操控元件将为供应链中的供货商供给差异化战略。明显,要完成更高等级的集成以完成转化器封装(CIP),需求对可以处理温度逾越250℃的资料进行多方面研讨。特别是在选用高密度转化器后,CIP集成将可以很好地完成60kw/l的长时间方针。但是,可以高温运转和按捺高频开关引起的电磁搅扰(EMI)的底层资料集将是至关重要的。

下降本钱规划—长时间(6-10年)

跟着电力封装变得愈加规范化,越来越倾向于易于制作具有模块化和预封装芯片的电力模块的趋势。因而,出产规划也将转移到高产值和低本钱的出产线,供给最佳的性价比方针。低热膨胀系数(CTE)和高热传导系数(>20W/mK)的低本钱基材和层压资料将成为规范产品,一起坚持了宽工作温度规模和功率循环要求。功用集成方案,如三维(3D)集成异质组件,将进一步优化车辆热办理水平,并下降专用电力电子冷却的要求。

AMKOR的电力封装程序

作为一家轿车OSAT供货商,Amkor在价值链中具有强壮的位置。在Amkor供给的40个不同的软件包中,至少26个是契合机动车规范的。Amkor的强壮位置源于其全球事务、与尖端轿车供货商的合作关系以及40多年来在该范畴的参加。Amkor的动力封装由两个不同的工厂供给支撑——Amkor Malaysia(ATM)和Amkor Japan Fukui (JFI)。大体上,Amkor供给了一些赋有发明力的功用和技能差异,如先进的引线结构技能(XDLF),铜(Cu)互连技能,楔形压焊和节约空间的外表装置,平面引线规划。从封装视点来看,Amkor的动力封装方案现已从传统的通孔和鸥翼型封装演变为扁铅,暴露焊盘封装,双侧冷却和低概括的替换。因而,其产品组合包含供给十分大(大约100A)驱动电流和大于300 mm2车身尺度的封装,如图2所示。

例如,TOLL是一种高效节约空间的封装,具有极低的寄生电阻和强壮的热功能,十分合适于高电流和高压运用。它契合现有的JEDEC封装外形,比Amkor现在供给的D2PAK (TO263)封装小30%,薄50%。TOLL封装引线规划有潮湿性侧翼,使其十分合适轿车商场。TOLL一直是整合元件制作商在轿车运用中的首选技能。

跟着对多源化和规范化的需求添加,Amkor成功地将这个封装推向商场。此外,LFPAK56 (5x6毫米)是Amkor公司供给的另一种新产品,适用于DC-DC转化、车身电子和轿车安全运用。从规划视点来看,LFPAK选用了梁式引线结构,消除了铜夹和外部引线之间的衔接,然后下降了电阻,进步了可靠性。

LFPAK是一种智能封装和引线框规划,它不只供给了最佳的可靠性功能,并且在切换运用中进步了功率。Amkor最新power封装组合涵盖了短期规范化趋势。

Amkor电力封装渠道的最新开展趋势是用于大功率牵引逆变器的双侧冷却(DSC)模制电源模块(图5)。在现在商场上盛行的两种大功率模块中,根据结构或模制模块,这些供给了优胜的热电功能。因为双侧冷却封装结构可以有效地开释开关电源进程中发生的热量。此外,选用这种模制电源模块规划,IGBT (MOSFET)中集电极(漏极)和发射极(源极)衔接的寄生电感将明显下降。尽管如此,在现有的处理方案中,依然可以运用芯片的结构建模来完成栅极衔接,也可以运用夹式衔接。

宽频带隙特性的器材可以协助缓解现在在结构模块中运用的大型和重型散热器的需求。无论是老练的半导体技能仍是先进半导体技能,模制模块都十分合适于协助办理电机的热负荷。模制模块的价值逾越了热电功能,这些模块可以与xEV运用中运用的先进电机架构集成。考虑到更高功率要求,可以在现有插槽中刺进更多的封装,以进步大功率功能。该方案现已通过了Amkor内部开发阶段和轿车电子委员会AEC Q101资历要求。

从功率封装趋势来看,该方案有利于短期和中期需求。在未来,这个封装或许会开展到可以集成像操控器、传感器和过滤器等其他移动装置。

总结

在电气化这一趋势的推进下,功率半导体是高速增加的轿车电子范畴的一个重要因素。尽管功率离散型封装是一个老练的商场,但仍有进一步的立异空间,以习惯新式的宽带隙器材开展。定制电源模块规划为比如Amkor这样的OSAT供给了许多的商业机会,这些OSAT可以依托其强壮的技能、供货商办理和驱动功率。除了广泛的产品组合,OSAT供货商还必须重视质量、轿车进程操控和轿车认证人员。Amkor不只可以满意这些要求,并且还具有在设备和设备方面进行严重出资并为其轿车客户供给长时间支撑的财政和技能实力。

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