質量亂象：未通過可靠性關鍵實驗的國產SiC功率模塊應用隱患與后果

國產SiC（碳化硅）功率模塊在APF（有源電力濾波器）和PCS（儲能變流器）等電力電子設備中的應用趨勢日益顯著，主要受益于技術性能優勢、政策支持、成本優化及市場需求驅動，但存在一些國產SiC模塊質量亂象，比如未通過全套可靠性的SiC模塊流入市場，給終端客戶電力電子設備埋下隱患，最終造成終端客戶巨額損失和國產SiC模塊聲譽受損。

國產SiC功率模塊若未通過HTGB、HTRB、H3TRB、HTS、LTS、PCsec等關鍵可靠性實驗，直接應用于儲能變流器（PCS）、電能質量治理裝置（APF）等設備，可能引發系統性風險，導致設備失效、經濟損失甚至安全事故。以下從技術隱患、行業影響及典型案例展開分析：

一、關鍵可靠性實驗未通過的潛在隱患

絕緣失效與高壓擊穿（HTRB/H3TRB失效）

HTRB實驗驗證模塊在高溫下的耐壓能力，若未通過，模塊在持續高電壓下可能因漏電流過大引發局部過熱，導致絕緣層擊穿1。

H3TRB實驗檢測濕熱環境下的絕緣性能。未通過測試的模塊在潮濕環境中易因離子污染（如案例中環氧樹脂結合薄弱區域的漏電通路）引發短路或電弧放電，造成設備燒毀。

典型案例：某國產SiC模塊在HV-H3TRB測試中因封裝前污染導致絕緣失效，該問題若未被攔截，應用至儲能系統可能引發火災或電網故障。

柵極氧化層退化與閾值漂移（HTGB失效）

HTGB實驗評估柵極氧化層在高溫偏壓下的穩定性。未通過測試的模塊可能因柵極氧化層缺陷出現閾值電壓漂移，導致開關特性異常，引發逆變器控制失效或效率驟降。

后果：APF裝置可能因開關失控無法補償諧波，導致電網電能質量惡化，甚至觸發保護性斷電。

溫度極端環境下的材料失效（HTS/LTS失效）

HTS實驗模擬高溫存儲后的材料老化。未通過測試的模塊可能因焊料層蠕變或界面分層導致熱阻上升，加速功率器件熱失效。

LTS實驗驗證低溫存儲下的機械穩定性。若未達標，封裝材料與芯片的熱膨脹系數差異可能引發開裂，導致內部連接斷裂。

應用場景影響：儲能系統需適應-40°C至85°C的寬溫環境，材料失效將直接縮短設備壽命。

功率循環疲勞與機械連接斷裂（PCsec失效）

PCsec實驗檢測模塊在頻繁啟停下的機械壽命。未通過測試的模塊中，鍵合線或焊層易因熱應力疲勞脫落，導致導通電阻增大或斷路。

數據支持：鍵合線失效占SiC模塊總失效的70%，若未通過PCsec測試，儲能變流器可能因功率循環失效導致輸出功率波動或停機。

行業案例：某知名品牌IGBT模塊曾因功率循環壽命不足導致光伏逆變器大規模返修，經濟損失達數億元。

二、嚴重后果與行業影響

設備級風險

功能失效：模塊絕緣擊穿或鍵合線斷裂可能導致PCS輸出中斷，影響儲能系統充放電能力，甚至引發電池組過充/過放事故。

安全隱患：高壓漏電或電弧可能觸發火災，尤其是儲能電站等高能量密度場景，后果難以估量。

系統級風險

電網穩定性受損：APF裝置若因模塊失效無法抑制諧波，可能引發電網電壓波動、設備過熱，威脅區域供電安全。

維護成本激增：設備頻繁故障需停機維修，增加運維成本。

行業信任危機

國產替代受阻：若國產SiC模塊因可靠性問題頻發，客戶將轉向進口品牌，延緩國內產業鏈自主化進程。

企業聲譽損失：國產SiC模塊廠商可能面臨客戶索賠及法律糾紛，如某車企因SiC主驅模塊缺陷召回車輛，直接損失超10億元。

三、結論與建議

未通過關鍵可靠性實驗的國產SiC模塊應用至儲能、電能質量設備，將導致技術風險、經濟損失、安全威脅三重危機。為規避風險，建議：

強化測試標準：推動HTGB、PCsec等實驗納入行業強制認證（如CQC認證），要求廠商公開測試報告。

產業鏈協同改進：封裝廠需聯合材料供應商優化工藝，從材料到封裝全鏈路控制缺陷。

建立失效追溯機制：加強出廠檢測，對失效模塊進行逆向分析并迭代設計。

關鍵數據：若國產SiC模塊可靠性達標，預計到2030年可替代50%進口份額；反之，因失效導致的年均經濟損失可能超百億元。國產SiC模塊行業需以可靠性為基石，方能實現技術突圍與市場擴張。

審核編輯 黃宇