SiC助力功率半导体器件的应用结温升高，将大大改变电力系统的设计格局

Yole Development 的市场调查报告表明，自硅功率半导体器件诞生以来，应用的需求一直推动着结温升高，目前已达到150℃。随着第三代宽禁带半导体器件(如SiC)出现以及日趋成熟和全面商业化普及，其独特的耐高温性能正在加速推动结温从目前的150℃迈向175℃，未来将进军200℃。借助于SiC的独特高温特性和低开关损耗优势，这一结温不断提升的趋势将大大改变电力系统的设计格局。这些典型的、面向未来的高温、高功率密度应用，包括深度整合的电动汽车动力总成、多电和全电飞机乃至电动飞机、移动储能充电站和充电宝，以及各种液体冷却受到严重限制的电力应用。

图1：功率器件的应用结温在不断升高(来源于Yole Development 的市场研究报告)

电动汽车的动力总成(电机、电控和变速箱)已走向三合一，但目前仅仅是在结构上堆叠在一起，属于弱整合。未来在结构上，动力总成的深度整合是必然路径，因为，这样可能使体积减少约三分之一，重量减少约三分之一，内耗减少约三分之一，并有可能使总成本压缩2至4倍。然而，电控部分将与电机紧密结合，深度整合使功率密度大幅提高，高温即是所面临的不可回避的最大挑战。

传统飞机中控制尾舵、机翼、起落架等机械动作都是靠经典的液压传动。液压油作为液体，受环境影响很大并且维护成本很高，目前已趋向于部分或全部的电气化，此即多电和全电飞机的概念。在飞机上采用电机替代液压油路实现机械操作，可靠性高、可维护性强，且方便冗余备份设计。然而，最大的困境是飞机上的电机和电控不允许配备水冷，且只能依靠强制风冷及自然冷却，因此，实现多电或全电飞机、乃至电动飞机的电控设计，需要率先解决的重大技术难题即是高温。

另外，在许多应用场景中，半移动式储能充电站和全移动式充电宝将有效地填补固定式充电的缺失，特别是随着电动车大规模普及，这一点将表现得更为明显。然而，对于这类移动充电应用，水冷机构将不仅带来额外重量和体积负担，更重要的是它会消耗自身携带的存储电能，因此，电控采用自然冷却将是佳径，但必须妥善处理好电控系统热管理的问题。

除了上述三种典型的高温应用外，在许多特种工业应用中，液体冷却受到严重限制时，电控系统将面临同样的高温挑战。耐高温的电控技术是实现以上高温应用的关键，其核心实现技术是SiC功率器件的高温封装技术和与之相匹配的高温驱动电路技术。