Les modules de puissance intégrés: le moteur de l'innovation énergétique “Atteindre une densité de 50 W/cm3 et un rendement de 99%

Dans le contexte du développement de l'industrie de la nouvelle énergie à haute tension et haute fréquence,La technologie d'intégration des modules de puissance en carbure de silicium (SiC) devient la principale direction d'innovation des systèmes électroniques de puissanceGrâce à des percées synergiques dans les propriétés des matériaux et les processus d'emballage, cette technologie remodèle les limites de performance des équipements de conversion d'énergie.Ce document analysera la valeur innovante de l'intégration des modules de puissance au carbure de silicium à partir de trois dimensions d'avantages techniques, les pratiques d'application et les tendances industrielles.

1L'efficacité du système et la densité de puissance sont considérablement améliorées
Capacité améliorée de fonctionnement à haute fréquence
La conception intégrée prend en charge les commutateurs haute fréquence supérieurs à 100 kHz en réduisant l'inductivité parasitaire (qui peut être optimisée à moins de 5 nH).la perte de commutation du module de puissance en carbure de silicium est réduite de plus de 70%, de sorte que l'efficacité de conversion de l'onduleur photovoltaïque dépasse 99%.

Optimisation du volume et du poids
Le module intégré utilise une dissipation thermique double face (comme le package IPM) et une technologie d'empilement tridimensionnelle,qui augmente la densité de puissance à 50 W/cm3 et réduit le volume de 40% par rapport aux solutions traditionnellesPar exemple, la taille du paquet TOLL est réduite de 30%, ce qui est particulièrement approprié pour les micro-onduleurs et les systèmes de charge embarqués9.

2. Fiabilité et prolongation de la durée de vie
Découverte de la gestion thermique
Le module intégré introduit des procédés de brasage actif des métaux (AMB) et de frittage de l'argent, réduisant la résistance thermique de 30% et allant jusqu'à -55°C à 175°C.Par exemple:, le support de bateau en carbure de silicium peut résister à une température de 1600 °C dans la production de cellules photovoltaïques, et la durée de vie est prolongée à plus d'un an98.

Amélioration de la capacité anti-interférence
Circuit d'entraînement intégré et couche de blindage électromagnétique, inhibant efficacement les mutations de tension de 100 kV/μs dv/dt, les interférences électromagnétiques (EMI) réduites de 20 dB,répondre aux exigences de la norme ISO 7637 46 relative à l'électronique automobile.

3Coordination de la chaîne industrielle et optimisation des coûts
Effect de réduction des coûts d'échelle
Le module intégré améliore l'utilisation des matériaux de 25% grâce à la co-conception de l'emballage de puce.Le prix des modules entièrement intégrés devrait être proche de 10,8 fois celle des IGBT à base de silicium en 2026.

Simplifier l'installation et la maintenance
La conception intégrée réduit les points de soudage de 50% et la longueur du harnais de câblage de 30%, et le temps de montage de l'équipement de 60%.le taux de défaillance de l'onduleur principal des véhicules à énergie nouvelle est passé de 00,3% à 0,05%58.

4Expansion des scénarios d'application
Adaptabilité de la plateforme haute tension
Le module intégré de tension de 1700 V a été assorti au système photovoltaïque de 1500 V, prenant en charge une puissance de surcharge de 480 kW et réduisant la perte de ligne de 12%.

Adaptabilité à un environnement hostile
Après 10 ans d'essai de vieillissement accéléré (haute température/haute humidité/pulvérisation de sel), le taux d'échec est inférieur à 0,1%/mille heures,adapté aux centrales photovoltaïques du désert et aux scénarios éoliens en mer98.

Tendance du développement technologique
Intégration hétérogène: le module hybride " silicium + carbure de silicium " proposé par Tesla ne fait qu'augmenter le coût de 50 à 60%, mais l'efficacité est nettement améliorée,et a été appliquée dans le système pilote de stockage d'énergie9
Intégration intelligente: Les capteurs de température/courant intégrés et l'autodiagnostic permettent une maintenance prédictive et réduisent de 80% les temps d'arrêt des équipements
L'intégration des modules de puissance favorise l'itération de nouveaux équipements énergétiques dans le sens de "haute fréquence, haute densité et haute fiabilité",et la taille du marché mondial devrait dépasser 80,9 milliard de dollars américains en 2028.