ROHM開(kāi)發(fā)出業(yè)界先進(jìn)的第4代低導通電阻SiC MOSFET

全球知名半導體制造商ROHM（總部位于日本京都市）開(kāi)發(fā)出“1200V 第4代SiC MOSFET^※1”，非常適用于包括主機逆變器在內的車(chē)載動(dòng)力總成系統和工業(yè)設備的電源。

對于功率半導體來(lái)說(shuō)，當導通電阻降低時(shí)短路耐受時(shí)間^※2就會(huì )縮短，兩者之間存在著(zhù)矛盾權衡關(guān)系，因此在降低SiC MOSFET的導通電阻時(shí)，如何兼顧短路耐受時(shí)間一直是一個(gè)挑戰。

此次開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)ROHM獨有的雙溝槽結構^※3，改善了二者之間的矛盾權衡關(guān)系，與以往產(chǎn)品相比，在不犧牲短路耐受時(shí)間的前提下成功地將單位面積的導通電阻降低了約40％。

而且，通過(guò)大幅減少寄生電容^※4（開(kāi)關(guān)過(guò)程中的課題），與以往產(chǎn)品相比，成功地將開(kāi)關(guān)損耗降低了約50％。

因此，采用低導通電阻和高速開(kāi)關(guān)性能兼具的第4代 SiC MOSFET，將非常有助于顯著(zhù)縮小車(chē)載逆變器和各種開(kāi)關(guān)電源等眾多應用的體積并進(jìn)一步降低其功耗。本產(chǎn)品已于2020年6月份開(kāi)始以裸芯片的形式依次提供樣品，未來(lái)計劃以分立封裝的形式提供樣品。

近年來(lái)，新一代電動(dòng)汽車(chē)（xEV）的進(jìn)一步普及，促進(jìn)了更高效、更小型、更輕量的電動(dòng)系統的開(kāi)發(fā)。特別是在驅動(dòng)中發(fā)揮核心作用的主機逆變器系統，其小型高效化已成為重要課題之一，這就要求進(jìn)一步改進(jìn)功率元器件。

另外，在電動(dòng)汽車(chē)（EV）領(lǐng)域，為延長(cháng)續航里程，車(chē)載電池的容量呈日益增加趨勢。與此同時(shí)，要求縮短充電時(shí)間，并且電池的電壓也越來(lái)越高（800V）。為了解決這些課題，能夠實(shí)現高耐壓和低損耗的SiC功率元器件被寄予厚望。

　在這種背景下，ROHM于2010年在全球率先開(kāi)始了SiC MOSFET的量產(chǎn)。ROHM很早就開(kāi)始加強符合汽車(chē)電子產(chǎn)品可靠性標準AEC-Q101的產(chǎn)品陣容，并在車(chē)載充電器（On Board Charger：OBC）等領(lǐng)域擁有很高的市場(chǎng)份額。此次，導通電阻和短路耐受時(shí)間之間取得更好權衡的第4代 SiC MOSFET的推出，除現有市場(chǎng)之外，還將加速在以主機逆變器為主的市場(chǎng)中的應用。

未來(lái)，ROHM將會(huì )不斷壯大SiC功率元器件的產(chǎn)品陣容，并結合充分發(fā)揮元器件性能的控制IC等外圍元器件和模塊化技術(shù)優(yōu)勢，繼續為下一代汽車(chē)技術(shù)創(chuàng )新貢獻力量。另外，ROHM還會(huì )繼續為客戶(hù)提供包括削減應用開(kāi)發(fā)工時(shí)和有助于預防評估問(wèn)題的在線(xiàn)仿真工具在內的多樣化解決方案，幫助客戶(hù)解決問(wèn)題。

＜特點(diǎn)＞

１．   通過(guò)改善溝槽結構，實(shí)現業(yè)界極低的導通電阻

ROHM通過(guò)采用獨有結構，于2015年全球首家成功實(shí)現溝槽結構^※5SiC MOSFET的量產(chǎn)。其后，一直致力于進(jìn)一步提高元器件的性能，但在降低低導通電阻方面，如何兼顧存在矛盾權衡關(guān)系的短路耐受時(shí)間一直是一個(gè)挑戰。

此次，通過(guò)進(jìn)一步改善ROHM獨有的雙溝槽結構，在不犧牲短路耐受時(shí)間的前提下，成功地使導通電阻比以往產(chǎn)品降低約40％。

２．   通過(guò)大幅降低寄生電容，實(shí)現更低開(kāi)關(guān)損耗

通常，MOSFET的各種寄生電容具有隨著(zhù)導通電阻的降低和電流的提高而增加的趨勢，因而存在無(wú)法充分發(fā)揮SiC原有的高速開(kāi)關(guān)特性的課題。

此次，通過(guò)大幅降低柵漏電容（Cgd），成功地使開(kāi)關(guān)損耗比以往產(chǎn)品降低約50％。

＜術(shù)語(yǔ)解說(shuō)＞

^※1）MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫(xiě)）

金屬－氧化物－半導體場(chǎng)效應晶體管，是FET中最常用的結構。用作開(kāi)關(guān)元件。

^※2）短路耐受時(shí)間

MOSFET短路（Short）時(shí)達到損壞程度所需的時(shí)間。通常，當發(fā)生短路時(shí)，會(huì )流過(guò)超出設計值的大電流，并因異常發(fā)熱引起熱失控，最后導致?lián)p壞。提高短路耐受能力涉及到與包括導通電阻在內的性能之間的權衡。

^※3）雙溝槽結構

ROHM獨有的溝槽結構。在SiC MOSFET中采用溝槽結構可有效降低導通電阻，這一點(diǎn)早已引起關(guān)注，但是需要緩和柵極溝槽部分產(chǎn)生的電場(chǎng)，以確保元器件的長(cháng)期可靠性。

ROHM通過(guò)采用可以緩和這種電場(chǎng)集中問(wèn)題的獨有雙溝槽結構，成功攻克了該課題，并于2015年全球首家實(shí)現了溝槽結構SiC MOSFET的量產(chǎn)。

^※4）寄生電容

電子元器件內部的物理結構引起的寄生電容。對于MOSFET來(lái)說(shuō)，有柵源電容（Cgs）、柵漏電容（Cgd）和漏源電容（Cds）。柵源電容和柵漏電容取決于柵極氧化膜的電容。漏源電容是寄生二極管的結電容。

^※5）溝槽結構

溝槽（Trench）意為凹槽。是在芯片表面形成凹槽，并在其側壁形成MOSFET柵極的結構。不存在平面型MOSFET在結構上存在的JFET電阻，比平面結構更容易實(shí)現微細化，有望實(shí)現接近SiC材料原本性能的導通電阻。