T/CASAS 041—2025《基于感性負(fù)載的 SiC 功率模塊老化篩選試驗(yàn)方法》發(fā)布，填補(bǔ)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)空白
由智新半導(dǎo)體有限公司牽頭，包括株洲中車時(shí)代半導(dǎo)體有限公司、重慶大學(xué)、華中科技大學(xué)等二十余家產(chǎn)學(xué)研單位共同參與的T/CASAS 041—2025《基于感性負(fù)載的SiC功率模塊老化篩選試驗(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)近日正式發(fā)布，由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）組織實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)當(dāng)前SiC功率模塊實(shí)際工作環(huán)境中的可靠性篩查問(wèn)題，充分吸收產(chǎn)學(xué)研各方意見(jiàn)，歷經(jīng)多輪研討、完善和投票通過(guò)，率先為感性負(fù)載條件下的SiC功率模塊老化篩選提供技術(shù)規(guī)范，有效彌補(bǔ)了相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的空白。
新標(biāo)準(zhǔn)主要面向以碳化硅MOSFET為核心的功率半導(dǎo)體模塊，包括全橋和半橋結(jié)構(gòu)以及分立器件，重點(diǎn)覆蓋三相逆變電路等典型應(yīng)用場(chǎng)景，也為多種其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供方法參考。標(biāo)準(zhǔn)充分考慮新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)等高壓、高頻功率應(yīng)用對(duì)于器件篩選的嚴(yán)苛需求。
創(chuàng)新性試驗(yàn)方法 高效還原真實(shí)工況
本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)路線上提出以“三相電抗器替代真實(shí)電機(jī)”進(jìn)行老化測(cè)試的新思路，通過(guò)精確模擬逆變驅(qū)動(dòng)下的額定、峰值及堵轉(zhuǎn)多種復(fù)雜工況，還原SiC器件在實(shí)際運(yùn)行中的電、熱聯(lián)合應(yīng)力。測(cè)試過(guò)程中，可靈活設(shè)定多工況循環(huán)，并調(diào)節(jié)各階段持續(xù)時(shí)間及循環(huán)次數(shù)，實(shí)現(xiàn)兼顧真實(shí)性與高效率的量產(chǎn)篩選模式。這一設(shè)計(jì)顯著降低了原本依賴機(jī)臺(tái)結(jié)構(gòu)的測(cè)試成本和能耗，為大規(guī)模工業(yè)化提供了可行路徑。
完善的設(shè)備與流程規(guī)范
標(biāo)準(zhǔn)細(xì)致規(guī)定了試驗(yàn)裝置的關(guān)鍵指標(biāo)，包括：
直流電源需全覆蓋器件額定工作電壓電流，具有高分辨率和測(cè)量精度；
散熱系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)0~85℃區(qū)間控制，溫度波動(dòng)維持在3℃以內(nèi)；
測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控VGS、VDS、輸出電流等核心參數(shù)，具備優(yōu)良的抗干擾和數(shù)據(jù)備份能力。
在測(cè)試步驟上，標(biāo)準(zhǔn)涵蓋從樣品篩選、初值測(cè)量、參數(shù)設(shè)定、低壓驗(yàn)證到系統(tǒng)預(yù)熱、SVPWM波形發(fā)出、終點(diǎn)判定及數(shù)據(jù)分析的全流程，明確需要對(duì)柵源漏電流、閾值電壓、漏源極導(dǎo)通電阻等性能指標(biāo)進(jìn)行前后比對(duì)，以判定可靠性變化。
設(shè)立科學(xué)的失效判據(jù)和數(shù)據(jù)處理模型
失效判據(jù)分為外觀與參數(shù)兩類，明確提出器件端子異?；蛲鈿の廴咀兩磁凶魇АＭ瑫r(shí)，對(duì)關(guān)鍵電參數(shù)（如漏—源極導(dǎo)通電壓、體二極管正向壓降、閾值電壓等）變化率設(shè)定不超過(guò)5%，漏源和柵源漏電流變化率不得超過(guò)500%（初始值低于10 nA時(shí)，測(cè)試后不得超過(guò)50 nA），總諧波畸變率上限定為3%。數(shù)據(jù)分析部分引入威布爾分布統(tǒng)計(jì)模型，用于定位早期失效器件和支撐壽命預(yù)測(cè)。
助推SiC產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
SiC功率器件因高壓、高效率等優(yōu)勢(shì)，在新能源汽車等高端市場(chǎng)已實(shí)現(xiàn)快速放量。據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，至2029年全球SiC市場(chǎng)規(guī)模將突破100億美元，車用和移動(dòng)終端領(lǐng)域占比超過(guò)八成。與之對(duì)應(yīng)，傳統(tǒng)電機(jī)臺(tái)架測(cè)試因設(shè)備復(fù)雜、成本高，難以適應(yīng)快速量產(chǎn)業(yè)內(nèi)嚴(yán)格的篩選需求；而簡(jiǎn)化的靜態(tài)或雙脈沖法又難以揭示真實(shí)早期失效器件。新標(biāo)準(zhǔn)的落地，將顯著提升篩選效率和可靠性管理水平。
T/CASAS 041-2025的正式實(shí)施，不僅統(tǒng)一了SiC功率模塊老化測(cè)試的技術(shù)規(guī)范，更有助于企業(yè)精準(zhǔn)辨別浴盆曲線早期失效樣本，嚴(yán)格管控失效率，滿足新能源汽車牽引逆變器等高端應(yīng)用的質(zhì)量需求。同時(shí)，這一標(biāo)準(zhǔn)的推廣還將有效降低行業(yè)上下游技術(shù)溝通門檻，提升國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，為中國(guó)企業(yè)“走出去”和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供堅(jiān)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。
未來(lái)，隨著該標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)的深入應(yīng)用，預(yù)計(jì)將推動(dòng)SiC功率模塊應(yīng)用更加規(guī)范和高質(zhì)量發(fā)展，為第三代半導(dǎo)體技術(shù)在新能源汽車、電力電子等戰(zhàn)略領(lǐng)域的持續(xù)突破提供重要保障。
