En el contexto del desarrollo de la nueva industria energética a alta tensión y alta frecuencia,La tecnología de integración de módulos de potencia de carburo de silicio (SiC) se está convirtiendo en la principal dirección de innovación de los sistemas electrónicos de potenciaA través de avances sinérgicos en las propiedades de los materiales y los procesos de envasado, esta tecnología está remodelando los límites de rendimiento de los equipos de conversión de energía.Este trabajo analizará el valor innovador de la integración de módulos de potencia de carburo de silicio desde tres dimensiones de ventajas técnicas, la práctica de aplicación y la tendencia industrial.

1La eficiencia del sistema y la densidad de potencia se mejoran significativamente
Capacidad de operación de alta frecuencia mejorada
El diseño integrado admite conmutadores de alta frecuencia por encima de 100 kHz al reducir la inductancia parasitaria (que se puede optimizar a menos de 5nH).la pérdida de conmutación del módulo de potencia de carburo de silicio se reduce en más del 70%, de modo que la eficiencia de conversión del inversor fotovoltaico exceda del 99%.

Optimización del volumen y el peso
El módulo integrado utiliza una disipación de calor de dos lados (como el paquete IPM) y una tecnología de apilamiento tridimensional.que aumenta la densidad de potencia a 50 W/cm3 y reduce el volumen en un 40% en comparación con las soluciones tradicionalesPor ejemplo, el tamaño del paquete TOLL se reduce en un 30%, lo que es particularmente adecuado para microinversores y sistemas de carga a bordo9.

2Confiabilidad y prolongación de la vida útil
Descubrimiento de la gestión térmica
El módulo integrado introduce procesos de soldadura activa de metales (AMB) y sinterización de plata, reduciendo la resistencia térmica en un 30% y ampliando el rango de tolerancia de temperatura de funcionamiento a -55 °C ~ 175 °C.Por ejemplo:, el soporte para botes de carburo de silicio puede soportar la temperatura de 1600 ° C en la producción de células fotovoltaicas, y la vida útil se extiende a más de 1 año98.

Mejora de la capacidad antiinterferencia
Circuito de accionamiento incorporado y capa de blindaje electromagnético, inhiben eficazmente la mutación de voltaje de 100 kV/μs dv/dt, la interferencia electromagnética (EMI) se reduce en 20 dB,cumplen los requisitos de la norma 46 de la norma ISO 7637 para la electrónica automotriz.

3Coordinación de la cadena industrial y optimización de los costes
Efecto de reducción de costes de escala
El módulo integrado mejora la utilización del material en un 25% a través del co-diseño de paquetes de chips.Se espera que el precio de los módulos totalmente integrados esté cerca de 10,8 veces más que los IGBTs basados en silicio en 2026.

Simplificar la instalación y el mantenimiento
El diseño integrado reduce los puntos de soldadura en un 50% y la longitud del arnés de cableado en un 30%, y el tiempo de montaje del equipo en un 60%.la tasa de fallas del inversor de transmisión principal de los vehículos de nueva energía se redujo de 0del 0,3% al 0,05%58.

4Expansión del escenario de aplicación
Adaptabilidad de las plataformas de alta tensión
El módulo integrado de voltaje de 1700 V se ha combinado con el sistema fotovoltaico de 1500 V, que admite una potencia de sobrecarga de 480 kW y reduce la pérdida de línea en un 12%.

Adaptabilidad al ambiente hostil
Después de 10 años de ensayo de envejecimiento acelerado (alta temperatura/alta humedad/espuma de sal), la tasa de falla es inferior al 0,1%/mil horas,adecuado para plantas de energía fotovoltaica en el desierto y escenarios eólicos marinos98.

Tendencia del desarrollo tecnológico
Integración heterogénea: El módulo híbrido "silício + carburo de silicio" propuesto por Tesla solo aumenta el costo en un 50-60%, pero la eficiencia mejora significativamente,y se ha aplicado en el sistema piloto de almacenamiento de energía9
Integración inteligente: Sensores de temperatura/corriente integrados y autodiagnóstico permiten el mantenimiento predictivo y reducen el tiempo de inactividad del equipo en un 80%
La integración de módulos de potencia está promoviendo la iteración de nuevos equipos energéticos en la dirección de "alta frecuencia, alta densidad y alta fiabilidad",y se espera que el tamaño del mercado mundial supere los 8.9 mil millones de dólares estadounidenses en 2028.