宣布时间：2019/9/25 17:22:25
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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�？ ？？？？？？�，，， ，，，，，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小，，， ，，，，，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。。。 。 。。
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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�，，， ，，，，，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�？ ？？？？？？�，，， ，，，，，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�，，， ，，，，，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�，，， ，，，，，罗姆会自己来做；；；； ；；；；像车用六合一�？ ？？？？？？榈忍厥饽？ ？？？？？？�，，， ，，，，，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�？ ？？？？？？�
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