宣布时间：2019/9/25 17:22:25
浏览次数：3526
2019-08-14 泉源：第三代半导体工业手艺战略同盟
SiC(碳化硅)作为第三代半导体，，，，，，，以耐高压、高温顺高频，，，，，，，在高性能功率半导体上显出优势。。。。。。。在应用中，，，，，，，在光伏和效劳器市场最大，，，，，，，正处于生长中的市场是xEV（电动与混动汽车）。。。。。。。随着SiC产品特征越做越好，，，，，，，在需要更高电压的铁路和风电上将会获得更多的应用。。。。。。。
不过，，，，，，，制约SiC生长的，，，，，，，要害是价钱，，，，，，，主要缘故原由有两个，，，，，，，一个是衬底，，，，，，，一个是晶圆尺寸所限。。。。。。。例如晶圆尺寸越大，，，，，，，本钱也会响应地下降，，，，，，，罗姆（ROHM）等公司已经有6英寸的晶圆片。。。。。。。在手艺方面，，，，，，，众厂商竞争的有两个焦点：手艺和原质料。。。。。。。
1 应用领域
现有的市场中，，，，，，，光伏和效劳器最大。。。。。。。处于生长中的市场是xEV。。。。。。。随着SiC产品特征越做越好，，，，，，，在铁路和风电上会获得更多的应用。。。。。。。
在xEV方面，，，，，，，现在OBC（车载充电器）和DC/DC上应用得较量多，，，，，，，以后主驱上也会有许多应用(如下图)。。。。。。。OBC方面，，，，，，，约莫两三年前已最先大宗应用SiC肖特基势垒二极管（SBD），，，，，，，现在SiC肖特基、SiC MOSFET已经用在很成熟的市场。。。。。。。DC/DC方面，，，，，，，市场上也已用得许多了。。。。。。。主驱逆变器方面，，，，，，，现在仍以Si IGBT和Si FRD(整流二极管)为主，，，，，，，可是客户都在研发SiC产品，，，，，，，预计2021年、2022年之后，，，，，，，SiC的MOS会获得越来越多的应用。。。。。。。目今主驱应用上最大的瓶颈不是设计，，，，，，，而是在价钱，，，，，，，例如Si IGBT�？？？？ ？？槿羰歉某�SiC�？？？？ ？？椋�，，，，，，价钱提升5~10倍左右。。。。。。。另外，，，，，，，汽车的快速充电和无线充电方面，，，，，，，各人现在也在研发SiC计划，，，，，，，预计以后有很大的应用远景。。。。。。。
未来，，，，，，，风电和铁路将是很大的市场。。。。。。。由于现在SiC照旧以1.7 kV和1.2 kV为主，，，，，，，而风能需要3.3 kV，，，，，，，铁路需要3.3 kV、3.6 kV甚至5 kV以上，，，，，，，因此随着SiC的电压做得越来越高，，，，，，，风电和铁路将是下一个蓝海。。。。。。。
对SiC市场的展望有多种版本，，，，，，，甚至统一家市场视察公司也有多种版本。。。。。。。罗姆基于IHS的视察，，，，，，，守旧地展望2025年整个市场规模将抵达约23亿美元（如下图）。。。。。。。
2 SiC的新手艺希望
SiC的功率元器件产品主要有三类：SiC肖特基（二极管）、SiC MOSFET（三极管）和�？？？？ ？？椴�。。。。。。。
2.1 总体趋势
SiC肖特基。。。。。。。欲取代400 V~3.3 kV的Si PND（快恢复二极管）和FRD（整流二极管）。。。。。。。
第一个趋势是把晶圆做得越来越大，，，，，，，由原来的4英寸转为现在的6英寸，，，，，，，在未来有可能向8英寸或更大尺寸去希望。。。。。。。其次是车规品。。。。。。。再有是把封装做得越来越多元化，，，，，，，例如做更多的贴片封装，，，，，，，把它的产品线做得更多一些。。。。。。。
SiC MOSFET。。。。。。。欲取代600V~3.3 kV的Si MOSFET和IGBT。。。。。。。
第一个趋势也是晶圆越做越大。。。。。。。其次把电流和电压做大做高。。。。。。。再有也是把封装做得富厚一些，，，，，，，例如现在市场上较量多的像TO-247是3引脚，，，，，，，接下来罗姆会推出TO-247的4引脚产品，，，，，，，这样在工控产品上可以更利便地去使用。。。。。。。第四是车规品更多一些。。。。。。。
2.2 制造工艺的刷新
SiC领域也有多个玩家，，，，，，，例如罗姆、英飞凌、Cree、ST等。。。。。。。罗姆半导体（北京）有限公司设计中心所长水原德建先容了SiC及罗姆产品的手艺希望。。。。。。。
SiC肖特基工艺的刷新。。。。。。。现在市面上的SiC肖特基产品有两种结构，，，，，，，一种是纯肖特基结构。。。。。。。罗姆的第一代和第二代产品接纳了纯肖特基的结构。。。。。。。纯肖特基结构的最大利益在那里？？？？ ？？由于肖特基有两个特征，，，，，，，一个是VF，，，，，，，即正向耐压；；；；；；另一个特征是瞬间的最大电流。。。。。。。以是若是用肖特基结构来做，，，，，，，虽然VF可以做得很低，，，，，，，可是瞬间电流做得欠好。。。。。。。
为此，，，，，，，罗姆的第3代产品接纳了JBS结构。。。。。。。JBS结构的最大利益，，，，，，，虽然VF会响应的变差，，，，，，，可是罗姆用自己的能力在包管原有的低VF的情形下，，，，，，，把瞬间电流做得更大。。。。。。。由于JBS结构的优势，，，，，，，现在市场上的产品基本都是JBS结构。。。。。。。
SiC MOSFET
现在也有两种结构的产品，，，，，，，第一种叫平面型结构MOS，，，，，，，即DMOS，，，，，，，尚有一种MOS是沟槽型的结构，，，，，，，即UMOS（U的意思是沟槽像U型）。。。。。。。两种MOS的最大区别是：平面型的耐压可以做得很好，，，，，，，可是芯片尺寸要做得很大。。。。。。。可是沟槽式的可以做�。。。。。。。�，，，，，，即可以把晶圆尺寸做小一些，，，，，，，价钱更低一些，，，，，，，同样的芯片情形下，，，，，，，还可以把Ron做得更低一些。。。。。。。
为此，，，，，，，罗姆的第1、2代产品接纳平面型结构，，，，，，，第3代接纳了沟槽型结构。。。。。。。这种沟槽型的结构现在只有罗姆一家在做。。。。。。。不但云云，，，，，，，罗姆的沟槽结构尚有一个优势：通俗Si的沟槽型结构是一个沟槽(Trench)，，，，，，，可是罗姆挖了两个沟槽，，，，，，，由于MOS有个最大的问题是在栅极（Gate）耐压会差一些，，，，，，，由于它是个氧化膜，，，，，，，因此罗姆又挖了一个沟槽，，，，，，，使它的电流可以以后跑出去，，，，，，，使它的耐压特征更强一些。。。。。。。这种双沟槽的结构是罗姆的一项专利，，，，，，，也是罗姆独吞的。。。。。。。
�？？？？ ？？�
把上述的二极管、三极管集成在一起，，，，，，，就做成了�？？？？ ？？�。。。。。。。SiC的开关消耗比IGBT更低。。。。。。。并且随着频率的增高，，，，，，，IGBT�？？？？ ？？榈南脑鎏砗芸欤�，，，，，，这意味着在频率越高的情形下，，，，，，，SiC的特征会越会体现出来，，，，，，，可以越节能（如下图)。。。。。。。
3 罗姆的投资及制造历程
SiC领域也有多个玩家，，，，，，，除了罗姆外，，，，，，，尚有英飞凌、Cree、ST等。。。。。。。
SiC作为新一代手艺和产品，，，，，，，需要扩建和一连投资。。。。。。。例如罗姆，，，，，，，需要多个阶段性投资，，，，，，，预计到2025年时将，，，，，，，累计投资将达850亿日元（如下图右）。。。。。。。
罗姆的SiC产能预计2021年会抵达2017年的6倍，，，，，，，2025年的时间会抵达2017年的16倍（如下图左）。。。。。。。除了SiC之外，，，，，，，驱动SiC还需要栅极驱动器，，，，，，，罗姆的栅极驱动的产能也会越来越提高（下图右）。。。。。。。
罗姆在2000年左右最先投资SiC。。。。。。。为了实现一条龙生产战略，，，，，，，在2009年收购了德国晶圆厂SiCrystal公司，，，，，，，该公司主要做SiC柱、SiC衬底。。。。。。。之后在2010年时罗姆实现了SiC肖特基的量产，，，，，，，可谓日本第一家量产的公司，，，，，，，在全球是第四家。。。。。。。2010年底，，，，，，，罗姆量产了SiC MOSFET，，，，，，，堪称全球第一家量产的公司。。。。。。。在两年之后的2012年，，，，，，，罗姆量产了SiC�？？？？ ？？椋�，，，，，，是全球第一家实现量产的公司。。。。。。。2015年，，，，，，，罗姆量产了沟槽型SiC MOSFET，，，，，，，也是全球第一家量产的公司。。。。。。。
罗姆的晶圆可以做到6英寸。。。。。。。
4 罗姆的SiC产品及妄想
主要有三大类：SiC肖特基，，，，，，，SiC MOSFET，，，，，，，SiC�？？？？ ？？�。。。。。。。
SiC肖特基现在主要是以第2代和第3代为主，，，，，，，第2代和第3代主要是650 V和1.2 kV产品，，，，，，，从5 A到40 A。。。。。。。SiC MOS也是主要以第2、3代为主，，，，，，，主要是650 V、1.2 kV、1.7 kV，，，，，，，导通电阻最小可以做到17 mΩ，，，，，，，最约莫1150 mΩ。。。。。。。�？？？？ ？？橹饕且园肭诺姆椒ǎ�，，，，，，封装主要有市场用的较量多的是C型、E型和G型，，，，，，，产品以1.2 kV和1.7 kV为主，，，，，，，电流主要是80 A到600 A安培。。。。。。。通用�？？？？ ？？榉矫妫�，，，，，，罗姆会自己来做；；；；；；像车用六合一�？？？？ ？？榈忍厥饽？？？？ ？？椋�，，，，，，罗姆和海内的�？？？？ ？？槌б黄鹣嘀�。。。。。。。
除此以外，，，，，，，罗姆还销售SiC芯片，，，，，，，主要是以650 V~1.7 kV为主，，，，，，，从6 A一直到50 A。。。。。。。现在，，，，，，，罗姆正在生长以SiC为首的电源解决计划，，，，，，，和其它公司相比，，，，，，，优势是既有自己的晶圆，，，，，，，又有自己的芯片。。。。。。。绝缘栅极驱动器方面，，，，，，，罗姆也是想以后把这块做得越来越大，，，，，，，预计2020年3越宣布第四代MOSFET产品。。。。。。。
上图：罗姆的SiC MOSFET，，，，，，，及6英寸Trench-MOSFET晶圆(左)、6英寸SBD晶圆（右）
上图：搭载罗姆SiC芯片的SiC MOSFET�？？？？ ？？�
返回