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幾年前，設計人員主要依靠基礎資料手冊和自己掌握的知識來選擇元件，并將元件整合到設計中。如今，許多半導體公司已經(jīng)認識到，為了在越來越短的時間期限內將復雜設計推向市場，設計人員承受著巨大的壓力，因此現(xiàn)在需要建立完整的設計支持工具生態(tài)系統(tǒng)，助設計人員一臂之力。根據(jù)所涉及的技術和制造商，支持工具可能包括評估板/套件、SPICE 模型和仿真工具、參考設計、選型指南、應用手冊以及其他有價值的資料。

當然，新技術的成熟及其生態(tài)系統(tǒng)的擴大都需要時間。大概是因為碳化硅 (SiC)廣泛用于可再生能源和電動汽車等新興的大功率轉換應用，許多人仍然將 SiC 視為一種“新”技術，并且認為其支持生態(tài)系統(tǒng)很不完善。

01SiC 產(chǎn)品組合對任何生態(tài)系統(tǒng)而言，起初最關鍵的是有多少可用的產(chǎn)品組合。許多人認為，SiC 產(chǎn)品僅限于 MOSFET 和二極管。快速瀏覽一下安森美 (onsemi) 的 EliteSiC 產(chǎn)品線，就會發(fā)現(xiàn)它有 120 多款各種類型的二極管，工作電壓最高可達 1,700 V。此外，還有 100 多款 650 V、900 V 和 1,200 V SiC MOSFET，以及 30 多款基于安森美自有 SiC MOSFET 和二極管的功率集成模塊 (PIM)。產(chǎn)品線中還包括其他器件，例如至關重要的柵極驅動器（如 NCP51705），用于確保 SiC 器件正常運行并發(fā)揮理想性能。

圖 1：安森美 EliteSiC 產(chǎn)品 02設計和仿真如今在構建任何形式的硬件時，幾乎都要先使用 SPICE 模型進行計算機仿真，以獲得對電路行為方式的合理估計。為了支持仿真，安森美為旗下的 SiC 器件提供基于物理的可擴展 SPICE 模型及Elite Power 仿真工具。在該仿真工具中使用出色的 EliteSiC 器件時，可得出準確的結果。行業(yè)主流平臺都支持安森美基于物理的可擴展 SPICE 模型，包括 PSpice、LTspice、Simetrix、Spectre、ADS、SABRE 和 Simplorer。為了提供進一步支持，安森美開發(fā)了用于系統(tǒng)級仿真的 PLECS 模型生成工具。與許多僅適合硬開關的 PLECS 模型不同，安森美的 PLECS 模型自助生成工具支持工程師創(chuàng)建定制化的高保真 PLECS 模型。這些模型同樣適合軟開關應用，例如 DC-DC、LLC 和 CLLC 諧振、雙有源橋及相移全橋 (PSFB)。

圖 2：如何選擇 Elite Power 仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具

03物料和供應鏈構建 SiC 器件可能很有挑戰(zhàn)性，特別是要保持充分的過程控制以確保高可靠性。只有對晶圓和產(chǎn)品進行全面認證，結合有效的故障分析技術充分理解故障模式，并落實糾正措施計劃，才能避免出現(xiàn)問題。安森美基于縝密的設計方法、嚴格的生產(chǎn)監(jiān)控、制造控制、適當?shù)暮Y選和穩(wěn)健的認證，開發(fā)了一套全面的跨功能方法來評估旗下的 SiC 產(chǎn)品，只有通過評估之后才會將產(chǎn)品投放市場。隨著汽車和可再生能源等利用 SiC 技術的主要應用的增長，人們開始擔憂 SiC 產(chǎn)品的供貨問題。這種擔憂似乎是基于一個誤解，即 SiC 產(chǎn)品難以制造，產(chǎn)能有限。造成這種問題的原因之一在于，SiC 產(chǎn)品制造是一個多階段過程，通常由不同公司負責不同階段。然而，安森美是一家具備 SiC 及相關方案端到端供應能力的大型供應商。在美國新罕布什爾州，制造過程從生長單晶 SiC 材料開始，然后生產(chǎn)晶圓襯底，接著生長薄外延層，之后是若干器件加工步驟，最后是封裝產(chǎn)品。安森美的整個制造過程采用端到端垂直整合的模式，每個步驟都要進行詳盡的可靠性和質量測試，以確保產(chǎn)品幾乎零缺陷。

圖 3：安森美的端到端供應鏈安森美的垂直整合供應鏈帶來了諸多優(yōu)勢，包括可擴展性、質量優(yōu)異和生產(chǎn)成本可控。此外，在外延生長之前和之后會進行缺陷掃描，以提供額外的質量保證。垂直整合還支持在價值鏈的每個階段快速反饋狀態(tài)信息，從而有助于確保產(chǎn)量能夠快速提升，并且流程得以優(yōu)化。

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