SiC模块如何过认证 车规级AEC-Q101测试 完整流程与方案解析

搞车规级SiC功率模块认证，是否也被AEC-Q101的41项测试要求和复杂的失效机理搞得头疼不已？当传统硅基器件的测试方法难以满足SiC材料的高频高压特性时，如何建立科学的评估体系成为行业痛点。泰克科技提供的SiC性能评估整体测试解决方案，通过动态特性测试与可靠性验证的组合方案，为汽车检测认证机构提供了完整工具链。

▍为什么车规级认证对SiC如此苛刻？

汽车电子对可靠性要求极为严格，AEC-Q101标准涵盖7大类别41项测试要求，包括静态参数、动态特性、环境应力、寿命加速等多个维度。SiC材料虽然具有更高的击穿电压、更低的导通电阻和更快开关速度等优势，但其特殊的材料特性也带来了新的测试挑战。

SiC MOSFET的阈值电压漂移问题尤为突出。氧化物陷阱(Not)、可动离子(Nm)以及SiC/SiO2界面态都会导致Vth漂移，影响器件长期可靠性。特别是在交流栅极应力条件下，随着开关频率、关断电压、开通电压以及温度的变化，Vth会发生不同程度的漂移，这对汽车应用的稳定性构成严重威胁。

▍认证核心流程：四阶段完整解析

**阶段：前期准备与样品评估

在正式认证前，需要全面评估SiC器件的基本特性。包括材料分析、结构检查和初始参数测试。使用光学显微镜和X射线成像进行外观和内部结构检查，识别裂纹、空隙和分层等缺陷。

电性能初测包括I-V曲线测量、C-V测量和缺陷光谱分析，识别漏电流、短路、开路和参数偏差等问题。这一阶段的重点是建立器件的基线数据，为后续加速老化测试提供对比依据。

第二阶段：动态特性测试

动态特性测试是SiC认证的关键环节。泰克DPT1000A功率器件动态测试系统提供单脉冲、双脉冲、反向恢复、Qg测试、短路测试、雪崩参数和RBSOA等完整测试功能。

测试时需要特别关注开关特性中的开关损耗(Eon/Eoff)、开关时间(Ton/Toff)以及二极管反向恢复特性(Qrr/Trr)。使用泰克的光隔离探头（如IsoVu系列）可以在高dV/dt环境下获取真实波形数据，确保测试准确性。

第三阶段：可靠性加速测试

按照AEC-Q101和AQG324标准进行一系列加速老化测试：

• HTGB（高温栅极偏压测试）：评估栅极氧化物在高温下的长期可靠性

• HTRB（高温反偏测试）：验证器件在高温和高反向偏压下的稳定性

• H3TRB（高温高湿反偏测试）：检测湿气渗透对器件可靠性的影响

• 功率循环测试：评估芯片、键合线和封装材料的热机械可靠性

这些测试需要实时监测漏电流变化（IGSS和IDSS），任何超过初始值5倍的漂移都意味着器件失效。

第四阶段：数据分析与报告生成

整理所有测试数据，进行统计分析并生成认证报告。重点关注参数漂移趋势、失效分布和寿命预测。使用泰克的自动化测试软件可以自动配置参数、执行测试并生成标准化报告。

▍泰克解决方案的核心优势

完整工具链覆盖

泰克提供从动态特性测试到可靠性验证的完整解决方案：

• DPT1000A动态测试系统：支持高压高速开关特性测试

• HTXB-1000D动静态综合老化系统：批量老化测试和参数监测

• IsoVu光隔离探头：高dV/dt环境下的**测量

• WBG-DPT软件：自动化双脉冲测试分析

高精度测量能力

泰克5系列B MSO混合信号示波器提供高分辨率测量能力，支持高达1GHz的测试带宽，满足SiC器件高速开关的测试需求。其光隔离探头提供500MHz带宽和4GHz传输带宽，确保在高噪声环境下的测量准确性。

自动化测试流程

泰克的测试软件支持自动化参数配置、测试执行和报告生成，大大提高了测试效率和一致性。WBG-DPT软件选件符合JEDEC、IEC60747-8和IEC60747-9标准，提供标准化的测试流程。

▍实战案例：芯聚能SiC模块认证

广东芯聚能半导体有限公司在与泰克的合作中，成功完成了车规级SiC功率模块的认证测试。通过泰克的完整测试解决方案，芯聚能全面**地对其碳化硅模块进行动态性能分析。

测试过程中使用光隔离探头准确获取器件*真实的开关波形，并利用示波器自带的双脉冲分析软件自动完成Eon、Eoff、Ton、Toff等动态参数分析，同时针对二极管的反向恢复特性（Qrr、Trr）进行**测量。这套方案帮助芯聚能**完成客户应用测试需求，快速响应和解决客户痛点。

芯聚能的碳化硅主驱模块已于2022年成功搭载smart精灵#1量产车，成为国内**批由第三方提供的进入量产乘用车的碳化硅主驱模块。截至目前，芯聚能已与多家头部车企的量产车型达成合作，打破了进口品牌在国内的垄断。

▍测试挑战与解决方案

高dV/dt下的测量精度

SiC器件开关速度极快，dV/dt可达100V/ns以上，传统电压探头难以准确测量。泰克IsoVu光隔离探头采用光纤供电和数据传输，完全隔离地环路干扰，提供高达1GHz的带宽和4GHz传输带宽，确保在高dV/dt环境下的测量准确性。

动态偏压可靠性测试

动态偏压测试需要满足"dV/dt>1V/ns"和"驱动波形无过冲"的双重要求，这对驱动电路设计提出了**挑战。泰克解决方案采用分级开通关断驱动技术，在10ns时间尺度内提供数安培驱动电流的同时确保波形无过冲。

微弱信号检测

可靠性测试需要实时监测微安级的漏电流变化（IGSS和IDSS），传统外接源表方式刷新频率低且易受干扰。泰克方案采用参数精准表征技术，直接集成高精度测量模块，提供实时稳定的微弱信号检测能力。

老化与测试的协同

动态老化测试需要交叉进行应力施加和参数测量，对测试电路和软件控制提出严苛要求。泰克的智能软件测试系统能够独立且快速地控制老化实验工况和各参数测试工况，实现无缝切换。

▍未来趋势与技术展望

随着800V高压平台和碳化硅技术的普及，车规级认证要求将不断提高。动态偏压可靠性测试将成为重点，特别是交流栅极应力下的参数漂移评估。

自动化与智能化是测试技术的发展方向。泰克正在深化数智化赋能，通过AI技术优化测试流程和提高数据分析效率。TekScope PC分析软件支持多台示波器的同步控制和数据管理，进一步提升测试效率。

国产化替代趋势明显。随着国内SiC产业链的成熟，本土测试需求和标准制定将更加活跃。泰克北京先进半导体开放实验室V2.0已新增GaN器件开关测试、SiC功率器件的短路测试、雪崩测试及更全面的静态参数和电容参数测试系统，为第三代半导体功率器件的可靠性评估提供科学依据。

多物理场测试将成为趋势。未来测试不仅关注电性能，还将结合热、机械等多物理场测量，全面评估器件可靠性。泰克与多所高校展开深度合作，探索高压氮化镓器件的测试方法，并积极研究未来四代半导体器件的测试技术。

▍个人观点：认证测试的价值与意义

车规级认证不是简单的合规要求，而是技术竞争力的体现。通过严格的AEC-Q101认证，不仅证明了产品的可靠性，更体现了企业对质量控制的重视和技术积累的深度。

测试标准的参与和制定将成为企业竞争力的重要组成部分。随着SiC技术的发展，现有测试标准可能需要更新和补充。积极参与标准制定的企业将获得先发优势，影响技术发展方向。

产学研合作是推动技术进步的重要途径。泰克与西安电子科技大学微电子实验室等进行联合创新实践，为学生提供与产业和科研无缝衔接的专业实验室。这种合作模式有助于培养产业急需的测试人才，推动整个行业的技术进步。

数据驱动的研发模式将成为主流。通过完整的测试数据积累，企业可以建立更准确的器件模型和寿命预测算法，优化产品设计和工艺制程。测试不仅是验证手段，更是研发的重要工具。

值得注意的是，成本与效率的平衡同样重要。随着市场竞争加剧，如何在保证测试质量的前提下提**率、降低成本，将成为测试解决方案提供商的重要考量。泰克通过自动化测试和智能化分析，正朝着这个方向努力。