根據(jù)具體應(yīng)用需求，IPM可采用各種不同的晶圓技術(shù)如平面MOSFET、超結(jié)、場截止IGBT、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等，以及封裝技術(shù)如扁平無引腳(QFN)、全塑(Full pack)、陶瓷基板、AI2O3、氮化鋁(AIN)、絕緣金屬基板技術(shù)(IMST)、直接鍵合銅(DBC)、單列直插(SIP)、二合一(PFC + 變頻器INVERTER)等，以盡量減小熱阻，降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，同時確保高集成度、高開關(guān)速度、高能效、高可靠性和出色的EMI性能。

　　汽車IPM實現(xiàn)高功率密度和加速應(yīng)用上市

　　隨著新的燃油經(jīng)濟性標準和日趨嚴格的環(huán)境法規(guī)的推出，電動汽車(EV)/混合動力汽車(HEV)迎來高速發(fā)展，汽車功能電子化趨勢日益增強，汽車電子市場未來3年CAGR預(yù)計將達19%，增長潛力巨大。

　　更精密、更高性能和能效是汽車電子的發(fā)展趨勢，汽車半導(dǎo)體廠商需要提供更加緊湊的IPM模塊產(chǎn)品，用于混合動力和電動汽車中控制空調(diào)(A/C)壓縮機和其它高壓輔助電機，可以高度集成IGBT、續(xù)流二極管和門極驅(qū)動器在一個較小汽車級占位封裝中，比由多種分立元件組裝的方案小達40%，同時提高應(yīng)用的性能和能效，降低成本。這樣的器件可以大大簡化和縮短用于A/C壓縮機和油泵的高壓汽車輔助變頻器的電源段的設(shè)計流程，使設(shè)計人員可以專注于創(chuàng)新，加速面市。

　　圖1： 行業(yè)最緊湊的汽車IPM模塊

　　600 V及1200 V高功率的工業(yè)IPM方案

　　工業(yè)IPM主要應(yīng)用于工業(yè)壓縮機、泵、可變頻驅(qū)動、電動工具等。預(yù)計此類市場未來3年的復(fù)合年增率(CAGR)為5.1%，增長較快，這主要歸結(jié)于人工成本的不斷上漲導(dǎo)致企業(yè)實現(xiàn)自動化的需求日趨強烈，而各項能源法規(guī)及測試標準如ErP、IEC、GB3等對能效的要求日趨嚴格。

　　目前安森美半導(dǎo)體工業(yè)IPM方案主要系列有SPM45、SPM3、SPM2、SIP系列。除了現(xiàn)有的第三、四代場截止IGBT技術(shù)，還即將推出采用SiC、GaN的模塊。

　　工業(yè)IPM模塊產(chǎn)品主要應(yīng)用于高功率空調(diào)、工業(yè)變頻器、工業(yè)泵和工業(yè)風(fēng)扇等，這些模塊集成了內(nèi)置 IGBT 已優(yōu)化的門極驅(qū)動，使用 Al2O3陶瓷基板實現(xiàn)極低熱阻，從而優(yōu)化EMI性能和最小化損耗，同時提供欠壓鎖定、過流關(guān)斷和故障報告等多種保護特性。內(nèi)置高速 HVIC 僅需要單電源電壓并將收到的邏輯電平門極輸入信號轉(zhuǎn)換為高電壓、高電流驅(qū)動信號，從而有效驅(qū)動模塊的內(nèi)部 IGBT。其中1200 V產(chǎn)品主要針對要求小型化的3相變頻器應(yīng)用，而600 V產(chǎn)品則涵蓋更寬廣的功率范圍，目前可從15 A至30 A，如目前市場上一些同樣封裝的IPM已經(jīng)擴展達到50 A。

　　工業(yè)IPM模塊封裝占位更大，熱阻更小，功率范圍更廣。其中1200 V產(chǎn)品可以滿足小型化要求和高壓趨勢。而600 V產(chǎn)品則更適合對可靠性要求較高、對體積不那么敏感的應(yīng)用。而緊湊的單列直插式封裝產(chǎn)品則將控制、驅(qū)動和輸出放到單邊，有利于節(jié)省空間和提升散熱性。

　　消費IPM方案具備同類最佳硅系列和封裝技術(shù)

　　IPM由于其小尺寸、高能效和高可靠性等優(yōu)勢，在白家電如空調(diào)、洗衣機、冰箱、風(fēng)扇電機、烘干機、洗碗機等應(yīng)用中已相當(dāng)受歡迎。

　　1. 用于400 W以下消費應(yīng)用的IPM

　　對于功率在400 W以下的應(yīng)用，由于量大，屬于成本敏感的市場，要求緊湊、高能效，因此，半導(dǎo)體供應(yīng)商必須采用最佳的硅系列及封裝技的IPM產(chǎn)品，滿足市場趨勢和不同應(yīng)用需求。

　　目前市場上消費IPM產(chǎn)品有采用第三代溝槽場截止技術(shù)，內(nèi)置豐富的保護特性，且可實現(xiàn)緊湊的尺寸，主要適用于冰箱及空調(diào)風(fēng)扇。

　　緊湊型IPM采用絕緣金屬基板(IMS)或DBC，實現(xiàn)低熱阻和高功率密度，尤其適合洗衣機應(yīng)用。

　　SPM 5 系列從50 W至200 W不等的IPM，主要針對空調(diào)風(fēng)扇、洗碗機等應(yīng)用。其中SF型號具備極低導(dǎo)通電阻，B型號優(yōu)化用于載波頻率超過15 kHz的應(yīng)用，而A型號則為常規(guī)版本。

　　表1：SPM 5 系列IPM

　　2.用于400 W至4 KW消費應(yīng)用的IPM

　　對于功率等級更高的應(yīng)用， EMI性能及熱性能極為關(guān)鍵，同時又需要兼顧高集成度。安森美半導(dǎo)體提供單個占位封裝SPM45、SPM3系列和高集成度封裝二合一PFC系列的IPM，具有穩(wěn)固的EMI性能及優(yōu)化的導(dǎo)通特性，出色的Rth(j-c)及通過DBC、陶瓷基板實現(xiàn)優(yōu)異的絕緣性能，并采用第三代、第四代場截止技術(shù)用于快速PFC方案。

　　SPM45系列將低損耗短路額定 IGBT 與優(yōu)化后的門極驅(qū)動器集成到單個完全隔離的封裝中，內(nèi)置熱敏電阻可實現(xiàn)溫度監(jiān)測，高低端集成欠壓閉鎖功能、及過流保護輸入進一步增強了系統(tǒng)的可靠性，尤其適用于1HP至3HP空調(diào)。其中FNA、FNB系列分別針對低頻和高頻應(yīng)用，F(xiàn)NC則為經(jīng)濟型系列，客戶可根據(jù)應(yīng)用的具體需求選擇適合的型號。

　　表2：SPM45系列IPM

　　二合一PFC IPM STK57FU394AG-E (15 A) 和STK5MFU3C1A-E (30 A)在單個、緊湊的封裝內(nèi)集成一個PFC轉(zhuǎn)換器、3相逆變輸出段、預(yù)驅(qū)動電路和保護，用于1HP至3HP空調(diào)。內(nèi)置防跨導(dǎo)電路，減小由噪聲引起系統(tǒng)故障的可能，以及為逆變器及PFC段提供過流保護。欠壓鎖定確保在異常情況下IGBT門極關(guān)斷，外部可訪問的嵌入式熱敏電阻用于絕緣金屬基板的高精度溫度監(jiān)測。高度集成的封裝有助于減少元件、節(jié)省空間和成本，簡化和加速設(shè)計。

　　此外，針對白家電廠家，安森美半導(dǎo)體提供的PFCM系列IPM，其高度集成橋二極管、功率器件到單個封裝中，可節(jié)省更多的空間，便于安裝。內(nèi)置 NTC 熱敏電阻實現(xiàn)溫度監(jiān)控，熱阻極低，采用無橋式PFC、單相升壓PFC和兩相交錯式PFC三種不同的拓撲結(jié)構(gòu)。

　　表3：PFCM系列IPM

　　總結(jié)

　　針對空調(diào)(HVAC)、汽車、工業(yè)級等高功率領(lǐng)域，汽車電子廠商必須采用先進的硅技術(shù)和優(yōu)化的封裝，針對每一應(yīng)用提供適當(dāng)?shù)腎PM方案，確保高集成度、高功率密度、出色的熱性能、優(yōu)化的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗、優(yōu)異的耐用性，尤其是封裝具有更大爬電距離/間隙，適用于高電壓應(yīng)用。此外，針對消費領(lǐng)域，器件和方案如果能夠超越家電應(yīng)用的低成本和高能效要求是最重要的，可以幫助客戶提高產(chǎn)品長期可靠性、品質(zhì)和效率。