2025新能源汽车领域发生哪些“宽禁带变革”?

以下完整内容发表在「SysPro电力电子技术」知识星球-《英飞凌2025年宽禁带开发论坛学习总结》系列- 文字原创，素材来源：Infineon- 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布，欢迎学习、交流

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导语：在刚刚过去的英飞凌2025年宽禁带开发论坛上，英飞凌与汇川等企业展示了宽禁带半导体技术的最新进展。从SiC与GaN技术的创新应用到融合Si与SiC逆变器概念，再到顶侧冷却封装、XT互连技术，再到循环寿命提升、软件微控制单元技术等解决方案，这些技术不仅提升了电力系统的效率与可靠性，还推动了电动汽车的革新。今天我们聚焦于新能源汽车领域，看看宽禁带功率半导体发生了哪些有趣的故事？有待来了怎样的技术革新？

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目录

1. 宽禁带半导体技术在电力系统中的领先地位

2. SiC+Si，用于增强牵引逆变器智能、成本效益和实用性的先进多变量融合概念

3. SiC MOSFET顶侧冷却解决方案的应用

4. SiC XT互连，如何使碳化硅在高功率应用中实现长寿命？

5. 650V GaN如何驱动电机控制的未来？

6. GaN单片双向开关如何成为电力电子领域的新范式？

7. GaN在OBC中的核心价值体现是什么？为什么？

8. 宽禁带半导体在牵引逆变器中的持续创新

9. 软件控制高密度功率转换的汽车与工业微控制单元的关键是什么？

|SysPro备注：本文为引导文(摘要)，完整记录请在知识星球中查阅

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01

宽禁带半导体技术在电力系统中的领先地位

在2025年宽禁带开发论坛上，英飞凌介绍了宽禁带材料领域的最新进展，重点讨论了SiC和GaN技术的应用与创新。英飞凌介绍了基于第二代SiC技术的EasyPack 2C系列产品，该产品引脚兼容且具备高温操作能力，功率密度提升高达33%，寿命延长10倍。此外，还推出了XHP2产品系列，适用于高功率应用。

图片来源：Infineon

同时，分享了GaN技术在充电器、AI数据中心、微型逆变器及机器人等领域的应用，并强调了GaN双向开关的创新性，能显著提高效率和功率密度。

图片来源：Infineon

英飞凌还计划推出内置GaN的EasyPack S模块，输出功率高达20千瓦。此外，英飞凌在Si、SiC和GaN技术上均取得进展，包括推出世界上最薄的20um 300mm硅功率晶圆、开始量产8英寸SiC晶圆，并成功研发出世界上第一个300mm GaN功率晶圆。

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02

SiC+Si，用于增强牵引逆变器智能、成本效益和实用性的先进多变量融合概念

汇川，介绍了一种融合Si与SiC技术的电动汽车逆变器概念。

首先概述了创新汽车技术趋势及EV市场信息，指出EV市场的快速增长推动了功率半导体行业的发展。接着，详细阐述了为何融合Si与SiC技术适用于电动汽车逆变器？通过结合Si-IGBT在大电流下的低导通损耗和SiC-MOSFET在低电流下的低开关损耗优势，提高了逆变器的整体效率。

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然后，还介绍了融合逆变器的工程设计原则与措施，包括驱动方案的选择、动态特性的校准等，并展示了测试结果，表明融合概念在轻载效率上的显著提升。

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此外，还讨论了融合逆变器的电磁兼容性表现，指出其无需额外电磁兼容性成本。

图片来源：汇川

最后，总结了融合Si与SiC技术的成本效益和未来应用前景，并强调了可靠的工程实践对于最大化融合技术性能的重要性。

图片来源：汇川|SysPro备注，以上内容为摘要，完整内容在知识星球内记录与发布

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03

SiC MOSFET顶侧冷却（TSC）解决方案的应用

英飞凌，介绍了一种顶侧冷却封装解决方案，重点介绍了第二代Cooler Sic MOSFET技术。首先概述了不同封装概念，指出顶侧冷却封装结合了通孔（DO）封装和表面贴装器件（SMD）封装的优点，既提供了良好的热性能，又支持自动化组装。

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接着，详细讨论了顶侧冷却封装的热性能，指出其设计需仔细考虑封装公差、PCB翘曲和适当的插入力等因素，并通过不同的热界面材料和组装方式来优化热性能。

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此外，还介绍了第二代CoolSIC产品组合，强调了该技术在降低开关损耗、提高热性能和系统可靠性方面的优势。最后，总结了顶侧冷却封装的主要优点，包括提高功率密度、优化系统效率、增强系统可靠性以及支持广泛的集成选项和自动化组装过程。

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04

SiC XT互连，如何使碳化硅在高功率应用中实现长寿命？英飞凌，介绍了如何通过XT互联技术提升SiC在高功率应用中的寿命。首先，概述了SiC在逆变器设计中的优势，如提高电动汽车充电效率和牵引系统节能约10%。然而，碳化硅功率模块在机械应力下的寿命较短。为研究其寿命，需进行功率循环测试，通过施加负载电流脉冲并测量相关参数，以评估模块的疲劳和失效。图片来源：Infineon测试发现，SiC模块的主要失效模式是芯片下焊层退化，这限制了其功率循环性能。为改善这一问题，英飞凌引入了XT技术，包括改进的芯片附着层和铜键合线，显著提高了功率循环性能。实验结果表明，采用XT技术的SiC模块在功率循环测试中表现出更高的可靠性。图片来源：Infineon|SysPro备注，以上内容为摘要，完整内容在知识星球内记录与发布

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05

650V GaN如何驱动电机控制的未来？

英飞凌，探讨了650V CoolGaN技术在电机控制未来的应用。

首先介绍了电机逆变器的基本原理，指出传统硅基器件在开关过程中存在输出电容、反向恢复电荷等问题，导致开关损耗。随后，介绍了CoolGaN技术，该技术能显著降低输出电容和反向恢复电荷，同时减少导通损耗和驱动损耗。

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CoolGaN技术还支持更高开关频率，提高电机能量传输效率，并允许设计更紧凑、无散热片的系统，降低成本。同时，展示了一个使用CoolGaN器件的PCB示例，在无散热片情况下，能在高环境温度下稳定运行，实现高功率密度。

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此外，CoolGaN还支持双向开关和新型拓扑结构，如电流源逆变器，有助于减少电磁干扰和滤波需求。最后，总结了CoolGaN技术的优势，包括系统成本节约、可靠性提升、更高效的PCB设计以及显著的能效提升。

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06

GaN单片双向开关如何成为电力电子领域的新范式？

英飞凌，介绍了其单片双向开关技术及其在电力电子领域的应用前景。

演讲首先回顾了电力电子技术的发展历程，并指出第四代技术可能涉及单片双向开关等新概念。随后，详细介绍了英飞凌的双向开关家族，包括高压和中压双向开关，强调了其在减小尺寸、降低功耗和系统成本方面的优势

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重点，讨论了高压双向开关的工作原理、操作模式及动态参数，并解释了如何通过智能栅极技术解决衬底浮动问题？此外，还对比了双向开关与传统单向开关在背靠背配置下的性能，表明双向开关在导通损耗、开关损耗和功率密度方面具有优势。

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最后，探讨了双向开关在交流应用中的目标市场和关键趋势，包括替换背靠背开关、单级隔离交流功率转换和电流源逆变器等，并展望了未来的产品路线图和演示板。

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07

GaN在OBC中的核心价值体现是什么？为什么？

英飞凌，介绍了主题为GaN在OBC中的核心价值体现。

首先，概述了车载充电器的市场和技术趋势，指出GAN技术因其高效率、高功率密度和低成本等优势，正逐渐成为市场主流。

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接着，详细介绍了使用GAN器件的系统架构，包括单相和三相拓扑结构，并强调了多级拓扑在管理电压应力方面的优势。通过具体案例分析，展示了GAN在800伏车载充电器中的应用，包括基于两级PFC的架构和飞行电容与DAB控制的DCDC阶段，证明了GAN技术能显著提高系统效率和功率密度，同时减小无源元件的尺寸和成本。

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最后，总结了使用GAN技术的车载充电器在体积和成本上的优势，并展示了一款800伏车载充电器的参考设计，该设计实现了超过96%的峰值效率，并提供了不同电池输出电压下的测试结果。

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08

宽禁带半导体在牵引逆变器中的持续创新

英飞凌，聚焦于电动汽车（EV）动力系统的创新，旨在提升长途驾驶的续航能力。

首先，介绍了设计EV动力系统时需考虑的基本因素，包括峰值功率需求和部分负载效率，并指出Si和SiC在不同应用场景下的成本效益。

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随后，提出了结合Si和SiC优势的融合开关技术，通过优化半导体技术实现高效能同时控制成本。同时，还强调了高速公路效率对提升客户满意度和市场接受度的重要性，并介绍了通过新一代功率器件和驱动IC提高系统效率的方法。

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此外，展望了未来动力系统的发展趋势，包括多级拓扑结构和电机控制算法的优化，以进一步提升整体效率。最后指出，未来动力系统将呈现多样化发展，针对不同市场需求选择合适的半导体技术，并强调了800伏系统和高效率驱动技术在长途驾驶中的关键作用。

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09

软件控制高密度功率转换的汽车与工业微控制单元的关键是什么？

英飞凌，聚焦于汽车和工业微控制器在软件控制高密度功率转换中的应用。

首先，介绍了汽车微控制器产品线，强调了高功率密度、高效能转换的趋势，并指出微控制器需具备高分辨率PWM、快速ADC转换和低延迟数据处理等特性。同时，展示了从TC2到TC4的微控制器发展历程，并强调了TC4在支持软件控制功率转换方面的优势。

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接着，介绍了一项可行性研究，展示了如何利用MATLAB Simulink和硬件支持包进行设计、编码和测试？随后，介绍了英飞凌的微控制器产品线PSOC C3，包括主产品线P5和性能产品线P8，重点介绍了P8在功率控制加速方面的优势，并展示了如何利用蓝牙工具箱进行项目创建和设备配置？

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最后，通过一个三相交错图腾柱PFC的示例，展示了如何利用PSOC C3进行高效功率转换控制？演讲总结了英飞凌在汽车和工业领域提供的高性能微控制器及其完整生态系统。

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