Bir güç cihazı veri sayfasının ilk satırı bir pazarlama satırıdır, bir tanımlayıcı değil. Wolfspeed'in C4D40120D ve C4D40120H parçaları kelimesi kelimesine aynı başlığı taşır — „4th Generation 1200 V, 40 A Silicon Carbide Schottky Diode" — ve aynı gövde işaretlemesini, C4D40120. Biri tek bir die, diğeri tek gövde içinde iki die'dir ve çift parça, ani akım (surge) dayanımını (i²t) leg başına belirtir: tek parçanın 305'ine karşı 84,5 A²s. Bir surge tek bir leg üzerine düştüğünde, bu 3,6 kat fark gerçek marjdır. Parça işaretlemesini satın alma siparişiyle karşılaştıran giriş muayenesi her ikisini de geçirir. Ayrıntıya girmeden önce üzerine hareket edilecek sonuç: bir güç cihazı siparişini yöneten belge, tedarikçinin veri sayfası değil, sizin yazdığınız parçaya özgü bir spesifikasyondur — ve bunun nedeni AEC-Q101'in kendisine yazılıdır; orada tedarikçinin veri sayfası, belge öncelik sırasında beşten sonuncu sırada yer alır.
Sorun: nominal değerler uyuşuyor, parçalar uyuşmuyor
Aşağıda iki Wolfspeed parçası, veri sayfası PDF'lerinden yan yana — C4D40120D Rev. 9, Eylül 2024 ve C4D40120H Rev. 4, Ağustos 2024. Çift parça, tablosuna * Per Leg, ** Per Device dipnotunu düşer.
| C4D40120D — çift die, TO-247-3 | C4D40120H — tek die, TO-247-2 | |
|---|---|---|
| Veri sayfası başlığı | 1200 V, 40 A SiC Schottky Diyot | 1200 V, 40 A SiC Schottky Diyot |
| Gövde işaretlemesi | C4D40120 |
C4D40120 |
| IF @ TC = 25°C | 56,5 / 113 A (leg başına / cihaz başına) | 128 A |
| IFSM @ 25°C, 10 ms | 130 A (leg başına) | 247 A |
| i²t @ 25°C, 10 ms | 84,5 A²s (leg başına) | 305 A²s |
| i²t @ 110°C | 60,5 A²s (leg başına) | 300 A²s |
| VF tip / maks, Tj 25°C | 1,5 / 1,8 V IF = 20 A'da | 1,5 / 1,8 V IF = 40 A'da |
| RthJC tip | 0,29 (cihaz başına) / 0,57 (leg başına) | 0,225 |
| Qc @ 800 V | 99 nC | 194,9 nC |
| Depolama sıcaklığı | −55 ila +135°C (Tstg) | −55 ila +150°C (gövde ve depolama sıcaklığı olarak, Tc) |
O tablodan beş pratik tuzak çıkar.
İleri gerilim birebir aynı görünür ve karşılaştırılabilir değildir. Her iki veri sayfası da tip 1,5 V, maks 1,8 V okur. Test akımları 20 A ve 40 A'dır. Test koşulu sütununu düşüren herhangi bir karşılaştırma tablosu, bu iki parçayı iletim kaybında eşit gösterir. Çift parçanın veri sayfası, tek bir leg 40 A taşıdığında ileri gerilimini hiçbir yerde garanti etmez.
Ani akım dayanımı leg başına verilir ve kural, bu rakamı kendiniz herhangi bir yönde çevirmek değil, üreticiden cihaz düzeyinde bir surge nominal değeri talep etmektir. Nedeni, i²t'nin akımın karesinin bir integrali olması ve dolayısıyla doğrusal bir nominal değer gibi ölçeklenmemesidir. İki surge rakamı birbirinden bağımsız bile değildir: i²t = IFSM²·tp/2, basılı her değeri yeniden üretir (130² × 0,005 = 84,5, 247² × 0,005 = 305 ve Power Master'ın 135² × 0,005 = 91,1). Karesel bir büyüklük olduğu için, bir surge'ü eşit paylaşan iki leg, leg başına rakamın iki katını değil dört katını cihaz düzeyinde bir i²t olarak taşır — 4 × 84,5 = 338 A²s, tek die'ın 305'inin biraz üzerinde; dolayısıyla eşit paylaşım altında çift parça, 3,6 katlık bir manşetin ima ettiği daha zayıf değil, marjinal olarak daha güçlü olandır. Bu 3,6 kat fark yalnızca ters durumda gerçektir: tek bir leg'i süren bir arıza ya da topoloji, o leg'i çıplak 84,5 A²s'siyle bırakır. Ve eşit paylaşım da garanti değildir — üretici bunu garanti etmez ve ileri gerilim geçiş noktasının altında negatif sıcaklık katsayısı buna karşı çalışır — cihaz düzeyindeki nominal değerin kendisi ise basitçe basılı değildir. Güvenle çeviremeyeceğiniz bir rakam ile sayfada olmayan bir rakam arasında, spesifikasyonda tutulacak sayı üreticinin sayısıdır.
Isıl direnç, hangi sütunu okuduğunuza bağlıdır. Cihaz başına, 0,29'a karşı 0,225 yakın görünür. Yalnızca bir leg'i yükleyen bir topoloji — örneğin tek fazlı bir boost kademesi — 0,57 görür ki bu, tek die parçanın 2,5 katıdır. Cihaz başına rakam, her iki leg'in de eşit yüklendiğini varsayar. Bir parçadan diğerine taşınan soğutucu hesapları bu marj kadar yanlıştır.
Depolama sınırları farklıdır, 135°C'ye karşı 150°C, ve iki veri sayfası bunları farklı büyüklüklere bile iliştirir. Bu, bir parça numarası tek bir harf değiştiğinde kimsenin yeniden okumadığı türden bir satırdır.
Gövde işaretlemesi bunların hiçbirini çözemez. Her iki parça da lazerle C4D40120 olarak işaretlenmiştir. Onları girişte ayırt etmek, ayakları saymak ya da bir röntgen çekmek anlamına gelir.
Bunların hiçbiri çift düzenlemeyi aşağı çekmez. Toplam kapasitif yükü (QC) 194,9 nC'ye karşı 99 nC'dir ve kapasitansı kabaca yarısıdır; dolayısıyla anahtarlama kaybı öbür yöne gider — ki bu, kendine ait bir yeniden doğrulama sorunu getirir, çünkü daha hızlı bir iletime geçme, bir tasarımın ayarlandığı snubber ve gate direnci değerlerini geçersiz kılabilir. Kusur çift die değildir. Kusur, bir tek die ile bir çift die'ın tek bir ad altında satılmasıdır.
Veri sayfası neden yükü taşıyamaz
Leg başına konvansiyonu gerçek, belgelenmiş ve tutarsız biçimde görünürdür
Cheongju'da bir fab'ı olan Koreli bir IDM olan Power Master Semiconductor, tam da bu okuma sorunu üzerine bir uygulama notu yayımladı — AN-CD2202, Rev. 1, 7 Haziran 2022. Bulduğumuz, konvansiyonun üretici tarafından yapılmış en açık ifadesidir. Not, PCW120D40D1 parça numarasındaki D'nin çift die anlamına geldiğini, tek die kardeşi PCA120S20D1'in tek için S kullandığını ve TO-247 2 ayaklı bir gövdede geldiğini, ve elektriksel karakteristikler tablosunun „(Per Leg, TC = 25 °C unless otherwise noted)" başlığını taşıdığını açıkça belirtir. Isıl direnci, Wolfspeed parçasıyla aynı nedenle iki türlü verilir — leg başına 0,69 °C/W'a karşı cihaz başına 0,35 °C/W.
O başlık belirleyici kanıttır, ayak sayısı değil. TO-247-3 tek die parçalar sıradandır: onsemi'nin NTHL080N120SC1 SiC MOSFET'i, o üç ayakta gate, drain ve source bulunan bir TO-247-3L tek die'dır. Üç ayak „bu çift olabilir" anlamına gelir, asla „bu çifttir" değil. Meseleyi çözen şey, leg başına/cihaz başına gösterimi ve birinci sayfadaki terminal bağlantı diyagramıdır.
Aynı uygulama notu, bir değerlendirmeye taşınmaya değer ikinci bir bulguyu da taşır. O parçanın ileri gerilim sıcaklık katsayısı kabaca 16 A'da işaret değiştirir — bunun altında ileri gerilim sıcaklık yükseldikçe düşer — ve not açıkça „this cross over point is different by device." der. SiC diyotların pozitif sıcaklık katsayısı nedeniyle paralel bağlamanın güvenli olduğu yolundaki alışılmış kısaltma, geçiş noktasının üzerinde geçerlidir, altında değil; dolayısıyla düşük yükte akım paylaşımı kendini dengelemez. Geçiş noktasının nerede olduğu bir tedarikçiye sorulacak bir sorudur; nadiren basılıdır.
Bu kanıtın sınırları konusunda açık olmalıyız. Tek-e-karşı-çift adlandırma sorununu iki üreticide doğruladık, Wolfspeed ve Power Master Semiconductor. Infineon, ROHM ya da STMicroelectronics'in portföylerini aynı örüntü için denetlemedik ve bunun sektör geneli olduğunu iddia etmiyoruz. İki bağımsız örnek, bunu bir kontrol noktası yapmaya yeter, bir genelleme yapmaya yetmez. Kendi tarafımızda iki yapılandırmayı, çiftte ısıl direnç leg başına verilmiş olarak, ayrı kalem olarak tutuyoruz — bu ayrım SiC Schottky diyot sayfamızda görünürdür.
Otomotiv derecesi performans değil, belge satın alır
İkinci başarısızlık, bir performans iddiası olarak okunan bir derece etiketidir. İki onsemi veri sayfasının tam metnini satır satır karşılaştırdık: NTHL080N120SC1 (endüstriyel, Rev. 6, Ocak 2023) ve NVHL080N120SC1 (otomotiv, Rev. 4, Mayıs 2022).
Tek bir elektriksel ya da ısıl rakam farklı değil. VDSS 1200 V, TC 25°C'de ID 31 A, RDS(on) tip 80 / maks 110 mΩ, RthJC 0,84 °C/W, QG(tot) 56 nC, EAS 171 mJ — baştan sona birebir aynı. Farklar şunlardır: revizyon tarihleri, başlıktaki marka söz seçimi, işaretleme şeması, uygulama örnekleri (UPS ve DC-DC çevirici, otomotiv araç içi şarj cihazı ve EV/HEV DC-DC'ye karşı), aynı fiziksel CASE için gövde adının yazımı ve bir özellik maddesi: AEC−Q101 Qualified and PPAP Capable.
O madde üründür. Bir otomotiv derecesinin burada teslim ettiği şey nitelendirme kanıtı, PPAP, değişiklik kontrolü ve parti izlenebilirliğidir — daha iyi bir die değil. Onu performans için satın almak, sonra görmeyi istemediğiniz belgeler için ödeme yapmak demektir.
AEC-Q101 bir öz beyandır ve bunu kendisi söyler
Standart, kendi statüsü konusunda dobradır. 1 Mart 2021 tarihli AEC-Q101 Rev E, §1.3.1'de şunu belirtir: „there are no ‚certifications' for AEC-Q101 qualification and there is no certification board run by AEC to qualify parts." Toplanacak bir sertifika yoktur, çünkü onu veren bir kurul yoktur. Tedarikçi testleri yürütür ve sonucu beyan eder; kanıt, §3.1 ve Ek 2'de tanımlanan Certificate of Design, Construction and Qualification ile birlikte nitelendirme test raporudur.
Aynı belgedeki dört hüküm, bir alıcının gerçekte ne aldığına karar verir.
Veri sayfası en sonda yer alır. §2.1, belge önceliğini şöyle belirler: (a) satın alma siparişi, (b) üzerinde anlaşılan tekil parça spesifikasyonu, (c) AEC-Q101'in kendisi, (d) referans belgeler ve (e) tedarikçinin veri sayfası. (b)'de üzerinde anlaşılan bir parça spesifikasyonu yoksa, anlaşmazlıktaki tek teknik belge beşinci sıradaki olur — tedarikçinin tek başına yazdığı ve tek başına revize ettiği belge.
„Şuna göre test edildi" ile „nitelendirildi" aynı şey değildir. §1.3.1, bir tedarikçinin, kullanıcıyla mutabık kalarak, standardın gerektirdiğinden daha az sıkı örnek boyutlarında ve koşullarında nitelendirmesine izin verir — ama o parça, yerine getirilmemiş gereksinimler tamamlanana dek AEC-Q101 nitelendirilmiş olarak adlandırılamaz. „AEC-Q101'e göre test edildi" diyen bir teklif, „AEC-Q101 nitelendirilmiş" ile aynı iddiayı yapmaz ve hangi gereksinimlerin azaltıldığını sormadıkça fark görünmezdir.
Veriler sizin parçanızdan olmayabilir. §2.2 genel aile verisine izin verir: ailenin „dört köşesini" nitelendir, arada kalan parçalar kapsanır. Yalnızca ESD HBM/CDM ve parametrik doğrulama §4.2 uyarınca parçaya özgü olarak zorunlu kılınır. Standart ardından kararı alıcıya bırakır — „The user(s) will be the final authority on the acceptance of generic data in lieu of specific part test data." Bu, verilecek bir karardır, rica edilecek bir nezaket değil.
Değişiklik bildirimi, sözleşme ne diyorsa odur. §3.2.1 tam olarak şöyle okunur: „The supplier will meet mutually agreed upon requirements for product/process changes." Bildirim süresi yok, kanal yok, biçim yok. Bir AEC-Q101 parçası otomatik bir PCN penceresi taşımaz. (JEDEC'in JESD46'sı, Temmuz 2016'da ortak JEDEC/ECIA/IPC standardı J-STD-046 ile geçersiz kılındı ve kamuya açık özetler, onda sevkiyat öncesi 90 günlük bir bildirim gereğini tarif eder. Standart metnini edinemedik — ücretlidir — bu yüzden bunu doğrulanmış bir hüküm değil, ikincil bir aktarım olarak belirtiyoruz ve son alım (last-time-buy) pencerelerini hiç düzenleyip düzenlemediğini teyit edemedik.)
Ölçek için: etiketin ardındaki nitelendirme, en az üç parti × parti başına 77 adet (§2.3.4) üzerinden, en az −40°C ila +125°C (§1.3.1) çalışma aralığında, HTRB ve HTGB 1.000 saatte, H3TRB 85°C/%85 RH altında 1.000 saatte, sıcaklık çevrimi 1.000 çevrimde ve HAST 130°C/%85 RH'de 96 saatte yürür. Bunların birkaçının belgelenmiş azaltmaları vardır — sıcaklık çevrimi, Tj+25°C ya da 175°C'de yürütülürse 400 çevrime düşer, HTGB ise Tj+25°C'de 500 saate — ki bu, raporun etiketten daha çok önem taşımasının bir başka nedenidir.
Bir madde az bilinir ve doğrudan SiC Schottky diyotlara uygulanır. Table 2'ye harfli bir not (Note X), bir DC ters koşul altında HTRB'de termal kaçış yaşayabilen anahtarlama parçaları için, nominal DC ters gerilimdeki azami nominal jonksiyon sıcaklığının belirtilmeyebileceğine izin verir ve fiilen kullanılan koşulların nitelendirme test planında ya da raporunda belirtilmesini şart koşar. Başka bir deyişle, bir SiC diyotun nitelendirmesinin ardındaki 1.000 saatlik HTRB, parçanın nominal jonksiyon sıcaklığında yürütülmemiş olabilir ve standart buna izin verir. Bir tedarikçiye sorulacak soru „HTRB'yi geçti mi" değil, „hangi gerilimde ve hangi jonksiyon sıcaklığında"dır.
25°C sütunu, önemli olan farkları gizler
Cihazlar 25°C'de karşılaştırılır ve sınırlarına yakın çalıştırılır. Bu iki durum arasındaki çarpanlar teknolojinin bir özelliği değildir; aynı birincil veri sayfalarından, parçadan parçaya değişir.
| Parametre | Parça | 25°C | Sıcaklıkta | Çarpan |
|---|---|---|---|---|
| VF (maks) | C4D40120D / C4D40120H | 1,8 V | 3,0 V @ 175°C | ×1,67 |
| IR (maks) | C4D40120D | 200 µA | 400 µA @ 175°C | ×2 |
| IR (maks) | C4D40120H | 300 µA | 500 µA @ 175°C | ×1,67 |
| IR (maks) | PCW120D40D1 | 100 µA | 300 µA @ 175°C | ×3 |
| IDSS (maks) | NTHL/NVHL080N120SC1 | 100 µA | 1 mA @ 175°C | ×10 |
| RDS(on) (tip) | NTHL/NVHL080N120SC1 | 80 mΩ | 114 mΩ @ 150°C | ×1,43 |
Yüksek sıcaklık sütunu test koşulu tabanlarını karıştırır: Power Master'ın kaçağı TC = 175°C'de, Wolfspeed ve onsemi rakamları Tj = 175°C'dedir. Her parçanın kendi çarpanı buna rağmen geçerlidir, ama bu makalenin kendi kuralına göre — sayıları yan yana koymadan önce koşulları hizalayın — bu karışım, meseleyi ortaya koyan tabloda belirtilmeye değer.
Ters kaçak çarpanları bu dört parçada ×1,67'den ×10'a yayılır. 25°C sütunu üzerine kurulan bir bekleme kaybı hesabı bir büyüklük mertebesi kadar sapabilir ve iki aday parçanın 25°C'deki sıralaması çalışma sıcaklığında tersine dönebilir.
Aynı tablonun içinde iki ikincil gözlem oturur. Birincisi, yüksek sıcaklık değerlerinin hiç görünüp görünmemesi kendi başına bir sinyaldir — buradaki dört parçanın hepsi bunları yayımlar ve 25°C'de duran bir veri sayfası ya ölçmemiştir ya basmamayı seçmiştir. İkincisi, göründükleri yerde çoğu kez azami değil tipiktir: PCW120D40D1'in 175°C ileri gerilimi maks hücresi boş halde tip 1,8 V verir ve onsemi'nin 150°C iletim direnci maks olmadan tip 114 mΩ verir. Bir tipik değer bir garanti değildir ve en kötü durum ısıl tasarımı garantiye ihtiyaç duyar. Bu sayılardan herhangi biri yan yana konmadan önce test koşulları hizalanmalıdır — onsemi iletim direncini VGS = 20 V ve ID = 20 A'da belirtir ve SiC MOSFET iletim direnci gate gerilimine yeterince duyarlıdır ki 15 V ya da 18 V'ta verilen rakip bir parça hiç karşılaştırılabilir değildir. Bu, 20 A / 40 A ileri gerilimle aynı tuzaktır, bir seviye yukarıda; SiC MOSFET hattında herhangi bir şey belirtmeden önce gate sürücü ailesini bu yüzden karara bağlarız.
Die'ı kimin yaptığı, bir tedarikçinin size söyleyebileceğini değiştirir
Çinli SiC tedarikçileri iki yapıya ayrılır: kendi fab'larını işleten büyük dikey entegre güç yarı iletken üreticileri ve waferleri SiC dökümhanelerine (foundry) yerleştiren fabless tasarımcılar — bazıları yurt içinde, bazıları Tayvan'da ya da Avrupa'da. Ayrım kaliteyle ilgili değildir. Size verilecek hangi bilginin var olduğuyla ilgilidir.
Şirket içi bir fab, wafer partisini montaj partisiyle tek bir şirket içinde bağlar, die'a atfedilebilir bir arızayı kendi analiz eder, yalnızca kendi süreç değişikliklerini yönetir ve kendi yeniden nitelendirmesine kendi karar verir. Foundry temelli bir tedarikçi bunların hiçbirini tümüyle kendi başına yapmaz: wafer parti kaydı dökümhaneye aittir ve parçaları teslim edilemez, die'a atfedilebilir bir 8D dökümhaneye geri gider ve daha yavaş ve kısaltılmış döner, bir dökümhane süreç değişikliği tedarikçiye fazladan bir halka üzerinden ve dolayısıyla geç ulaşır ve bir dökümhane değişikliği pratikte yeni bir nitelendirmeye denk düşer. Bu muhakeme, AEC-Q101 §3.2'nin yeniden nitelendirme hükümlerinden ve iki yapının nasıl işlediğinden çıkar; bunu herhangi bir belirli tedarikçinin fiili davranışına karşı doğrulamadık, o yüzden bunu bir bulgu değil, bir soru sormanın gerekçesi olarak ele alın. Soru iki parçalıdır: fab'a siz mi sahipsiniz ve değilseniz, dökümhane anlaşmanız dökümhaneyi süreç değişikliklerini size bildirmekle yükümlü kılıyor mu ve sözleşmeniz o bildirimi size geçiriyor mu? İkinci yarı, maruziyetin oturduğu yerdir ve nadiren sorulur.
Kore burada yavaşça yurt içi bir seçenek ediniyor. DB HiTek, 9 Eylül 2026'da bir 200 mm 1200 V SiC MOSFET sürecinin güvenilirlik nitelendirmesini tamamladığını, bunu tamamlanmış ilk 1200 V sekiz inçlik SiC foundry akışı olarak tanımlayarak duyurdu; ikinci nesil süreci 18 V gate'te eşik geriliminin 3 V üzerinde olmasıyla 2,5 mΩ·cm² veya altında belirtilmiş ve 2,3 mΩ·cm² ile 2,5 µs üzeri kısa devre dayanımını hedefleyen bir üçüncü neslin Kasım 2026'da açıklanması bekleniyor. Şu an satın alan biri için önemli olan kısım takvimdir: genel müşteri erişimi 2027'nin 2. çeyreği için belirtiliyor, seri üretim 2027'de hedefleniyor ve duyuru AEC-Q101 ya da otomotiv nitelendirmesinden hiç söz etmiyor. Bu çeyrekte verilmesi gereken bir sipariş için bu bir alternatif değildir. Tüm bunların altındaki altlık tedariki kendi başına hareketli bir sorundur; altı-inçten sekiz-inçe SiC wafer geçişi üzerine notumuzda ele alınıyor.