ROHM：率先量產(chǎn)溝槽型SiC-MOSFET，看好太陽(yáng)能、工業(yè)等領(lǐng)域前景

　　ROHM近日于世界率先開(kāi)發(fā)出采用溝槽結構的SiC-MOSFET，并已建立起了完備的量產(chǎn)體制。與已經(jīng)在量產(chǎn)中的平面型SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的導通電阻可降低50%，這將大幅降低太陽(yáng)能發(fā)電用功率調節器和工業(yè)設備用電源、工業(yè)用逆變器等所有相關(guān)設備的功率損耗。

　　另外，此次開(kāi)發(fā)的SiC-MOSFET計劃將推出功率模塊及分立封裝產(chǎn)品，目前已建立起了完備的功率模塊產(chǎn)品的量產(chǎn)體制。前期工序的生產(chǎn)基地為ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福岡縣)，后期工序的生產(chǎn)基地為ROHM總部工廠(chǎng)(日本京都市)。今后計劃還將逐步擴充產(chǎn)品陣容。

　　此次的新產(chǎn)品有“全SiC”功率模塊和分立產(chǎn)品兩類(lèi)。其中分立產(chǎn)品中，ROHM將依次展開(kāi)額定電壓650V、1200V各3款產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。額定電流將繼續開(kāi)發(fā)118A(650V)、95A(1200V)的產(chǎn)品。

　　另外，ROHM半導體(深圳)有限公司分立元器件部 高級經(jīng)理 水原德健解析了新產(chǎn)品的特點(diǎn)，并展望了SiC的趨勢。

雙溝槽的優(yōu)勢

　　單溝槽結構如圖1左側所示，瓶頸之一就是單溝槽的門(mén)極底部電場(chǎng)過(guò)于集中，而雙溝槽結構可緩和電場(chǎng)集中的問(wèn)題(圖1右側)，因此可以確保元器件的長(cháng)期可靠性，實(shí)現量產(chǎn)化。

　　關(guān)于雙溝槽的技術(shù)難度，受耐性是一個(gè)重要指標。至于溝槽的精密化方面，SiC和硅的原理是一樣的，例如挖溝槽，希望挖得更細，間距希望做得更緊。因為SiC和硅相比，SiC的硬度會(huì )更大，因此挖槽時(shí)候會(huì )更難。

導通電阻降低50%的意義

　　ROHM跟一些大學(xué)共同研究后認為：“一兩個(gè)百分點(diǎn)的提高是可能的”。對于最終產(chǎn)品，提高一個(gè)百分點(diǎn)已經(jīng)是很大的效率提高了。以太陽(yáng)能發(fā)電為例，家用主要是2000W、4000W、6000W，例如4000W，一個(gè)百分點(diǎn)就是40W，即40度電/小時(shí)，如果銷(xiāo)售出去，收益還是很可觀(guān)的。

導通電阻減小的方法

　　新一代產(chǎn)品的導通電阻會(huì )增加40 mΩ、22mΩ，之所以能夠實(shí)現小的導通電阻，主要是把芯片尺寸變大。因此，這也就解釋了在相同工藝下，22 mΩ產(chǎn)品比40 mΩ產(chǎn)品貴一些。但對于整個(gè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，總的趨勢是做得越來(lái)越小。比如同樣是40 mΩ，原有第二代和現在的第三代相比，第三代會(huì )變小。

SiC的技術(shù)市場(chǎng)

　　SiC的突出優(yōu)勢是高效，但目前的發(fā)展瓶頸主要是價(jià)格，是同類(lèi)Si產(chǎn)品的5、6倍左右的價(jià)格。一些專(zhuān)業(yè)人士認為，如果SiC的價(jià)格是硅的2、3倍，應該會(huì )有很大的市場(chǎng)。因此SiC目前主要定位于取代一些對價(jià)格不太敏感、要求高效率的應用，例如電動(dòng)汽車(chē)等。

　　關(guān)于SiC市場(chǎng)，根據市場(chǎng)調查公司的數據，去年SiC大約有1.2億美元左右的市場(chǎng)體量。到2020年以后，即EV(電動(dòng)汽車(chē))大規模推出時(shí)，市場(chǎng)可能會(huì )有放大式的發(fā)展。相比之下，去年硅功率器件(含IGBT)大約是100億美元市場(chǎng)。ROHM SiC在全球位居第三，占有率約為20%。

　　在成本下降走勢方面，2010年左右SiC肖特基開(kāi)始在一些廠(chǎng)家應用，到去年為止，相同特性的產(chǎn)品價(jià)格大約已下降了一半。因此從2010年到現在大約用了四五年時(shí)間，價(jià)格下降了一半。未來(lái)四五年能否繼續降低一半?以現在的生產(chǎn)技術(shù)來(lái)看，應該是降價(jià)速度比原來(lái)要慢一些，但如果有一個(gè)特殊的新技術(shù)出現，可能價(jià)格會(huì )下降得快一些。

　　為何碳化硅器件(SiC)的成本居高不下?原因之一是原材料和現在的生成技術(shù)所限。

　　在應用方面，SiC應用很方便，例如SiC肖特基可以直接替換FRD。但是SiC模組取代IGBT模組，SiC MOSFET取代IGBT，因為它們前端驅動(dòng)有些不一樣，因此驅動(dòng)要有所改變，例如電感、電容要改動(dòng)。一些大企業(yè)自己會(huì )去做這種改動(dòng)，ROHM也會(huì )為一些廠(chǎng)家提供參考電路。