No contexto do desenvolvimento da nova indústria energética para alta tensão e alta frequência,A tecnologia de integração de módulos de potência de carburo de silício (SiC) está a tornar-se a principal direcção de inovação dos sistemas electrónicos de potênciaAtravés de avanços sinérgicos nas propriedades dos materiais e nos processos de embalagem, esta tecnologia está a remodelar os limites de desempenho dos equipamentos de conversão de energia.Este trabalho analisará o valor inovador da integração de módulos de potência de carburo de silício a partir de três dimensões de vantagens técnicas, prática de aplicação e tendência industrial.

1A eficiência do sistema e a densidade de potência são significativamente melhoradas
Capacidade de operação de alta frequência melhorada
O design integrado suporta switches de alta frequência acima de 100 kHz, reduzindo a indutividade parasitária (que pode ser otimizada para menos de 5nH).a perda de comutação do módulo de potência de carburo de silício é reduzida em mais de 70%, de modo a que a eficiência de conversão do inversor fotovoltaico exceda 99%.

Optimização do volume e do peso
O módulo integrado utiliza dissipação de calor de dois lados (como o pacote IPM) e tecnologia de empilhamento tridimensional,que aumenta a densidade de potência para 50 W/cm3 e reduz o volume em 40% em comparação com as soluções tradicionaisPor exemplo, o tamanho do pacote TOLL é reduzido em 30%, o que é particularmente adequado para micro-inversores e sistemas de carregamento de bordo9.

2Confiabilidade e prolongamento da vida útil
Descoberta na gestão térmica
O módulo integrado introduz processos de brasagem ativa de metais (AMB) e sinterização de prata, reduzindo a resistência térmica em 30% e ampliando a faixa de tolerância de temperatura de funcionamento para -55 °C ~ 175 °C.Por exemplo:, o suporte de barco de carburo de silício pode suportar a temperatura de 1600 °C na produção de células fotovoltaicas, e a vida útil é prolongada para mais de 1 ano98.

Melhoria da capacidade anti-interferência
Circuito de acionamento incorporado e camada de blindagem eletromagnética, inibem efetivamente a mutação da tensão de 100kV/μs dv/dt, interferência eletromagnética (EMI) reduzida em 20dB,satisfazer os requisitos da norma 46 da norma ISO 7637 relativa à eletrónica automotiva.

3Coordenação da cadeia industrial e otimização dos custos
Efeito de redução dos custos de escala
O módulo integrado melhora a utilização de material em 25% através do co-design de chips e pacotes.O preço dos módulos totalmente integrados deverá ser próximo de 10,8 vezes a dos IGBTs à base de silício em 2026.

Simplificar a instalação e a manutenção
O projecto integrado reduz os pontos de solda em 50% e o comprimento do arnês de fiação em 30%, e o tempo de montagem do equipamento em 60%.A taxa de falha do inversor de tração principal dos veículos de energia nova foi reduzida de 00,3% a 0,05%58.

4Expansão do cenário de aplicação
Adaptabilidade da plataforma de alta tensão
O módulo integrado de tensão de 1700 V foi combinado com o sistema fotovoltaico de 1500 V, suportando potência de sobrecarga de 480 kW e reduzindo a perda de linha em 12%.

Adaptabilidade a ambientes adversos
Após 10 anos de ensaio de envelhecimento acelerado (alta temperatura/alta umidade/espelhamento de sal), a taxa de falha é inferior a 0,1%/mil horas,adequado para usinas fotovoltaicas no deserto e cenários eólicos offshore98.

Tendência do desenvolvimento tecnológico
Integração heterogênea: O módulo híbrido "silício + carburo de silício" proposto pela Tesla só aumenta o custo em 50-60%, mas a eficiência é significativamente melhorada,e foi aplicado no sistema piloto de armazenamento de energia9
Integração inteligente: Sensores integrados de temperatura/corrente e autodiagnóstico permitem a manutenção preditiva e reduzem o tempo de inatividade dos equipamentos em 80%
A integração de módulos de potência está a promover a iteração de novos equipamentos de energia na direcção de "alta frequência, alta densidade e alta fiabilidade",e a dimensão do mercado global deverá exceder 80,9 mil milhões de dólares em 2028.