2018年时，特斯拉率先在量产电动车中使用碳化硅（SiC）芯片代替了IGBT芯片——据悉Model 3的主逆变器中足足有24个由意法半导体生产的SiC MOSFET 功率模块。要知道，在当时一块SiC芯片的价格足足要比传统硅芯片贵十倍。

特斯拉之所以如此“舍本”，皆因SiC用在车用逆变器上，在相同功率等级下，全SiC模块的封装尺寸显著小于硅模块，同时也可以使开关损耗降低75％（芯片温度为150℃）。在相同封装下，全SiC模块具备更高的电流输出能力，支持逆变器达到更高功率。

显然，在部分领域中SiC MOSFET器件逐步取代传统Si IGBT可以说必然的发展趋势。但SiC MOSFET芯片面积小，对散热要求高，而且用于电动汽车时还需要面临颠簸、震动等复杂的力学环境，因此使用的基板必须要具备优异的散热能力和不错的力学性能——根据公开报道，特斯拉在Model 3中使用的就是氮化硅（Si₃N₄）陶瓷基板。

目前，“SiC芯片+Si₃N₄陶瓷基板”的组合已受到业界高度认可，也可以说它们就是现阶段高端功率器件的最佳组合。如比亚迪e3.0平台推出的全新一代SiC电控，就采用了自主研发的全新SiC MOSFET电机控制模块、高性能氮化硅陶瓷以及集成NTC传感器，使整个电控单元功率密度提升近30%，电流最大支持840A，电压最大1200V，电控最高效率达99.7%。

高端氮化硅粉体的制备难题

虽然前景很美好，但Si₃N₄基板直至今日仍然面临着一个大难题，即导热性能欠佳。氮化硅并非没有尖子生的潜力（理论热导率在200~300 W/(m·K)），但由于陶瓷内各种缺陷的存在，目前市面上的Si₃N₄基板热导率都远远不及这个理论数据。为了获得更优秀的热学性能，高性能Si₃N₄陶瓷基板的制备对其所用的粉体原料也提出了更高的要求——即高α含量、低杂质含量、高粉体一致性。

Si₃N₄粉体的合成路线有好几种，其中燃烧合成技术具有近零能耗、短周期和产物自净化的突出优势。中国科学院理化技术研究所在2002年时成立了功能陶瓷材料研究组就一直致力于燃烧合成高品质Si₃N₄陶瓷粉体材料的理论和工艺研究，先后取得了“燃烧合成装备大型化、燃烧反应过程调控智能化以及工艺产品稳定化”全方位的技术突破，实现了可控的α/β比以及高一致性粉体的批量生产。

据悉，他们所制备的粉体经多方烧结验证，与进口粉体烧成的Si₃N₄陶瓷制品在热导率与抗弯强度方面基本相当，有望实现高端Si₃N₄陶瓷粉体的国产化替代，完全可用于高热导Si₃N₄基板的制备。

如果您对这种规模化制备高性能Si₃N₄粉体的工艺感兴趣，欢迎关注粉体圈平台即将在6月16号 14:30-15:30 进行的直播《高热导基板用氮化硅陶瓷粉体的规模化燃烧合成技术及批量制备》。演讲人王良老师正来自于上述中取得了技术突破的中国科学院理化技术研究所，感兴趣的话就千万不要错过了噢。

关于演讲人

王良，在2021年取得材料学博士学位，现任中国科学院理化技术研究所低温材料及应用超导中心功能陶瓷课题组特别研究助理，研究方向为氮化硅粉体材料的燃烧合成批量制备工艺，擅长实验设备设计与改进。

直播信息：

分享主题：高热导基板用氮化硅陶瓷粉体的规模化燃烧合成技术及批量制备

讲师： 王良 博士 （中科院理化所）

时间：6月16号 14：30-15：30

观看地址：点击直播间地址识别二维码进入直播间

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