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羅姆的新戰略,布局碳化硅市場N種方法
發布時間:2019-08-12 瀏覽:199次

羅姆的新戰略,布局碳化硅市場N種方法

 

碳化硅(SiC)是半導體界公認的一種未來的材料,它具有1X1共價鍵的硅和碳化合物,其莫氏硬度為13,僅次于鉆石(15)和碳化硼(14),作為半導體材料,SiC具有優異的性能,特別是用于功率轉換以及控制的功率元器件。同時SiC還具有低導通電阻、高速開關以及耐高溫高壓工作的特性。

 

根據數據顯示,SiC行業還會進一步向前發展。人類正在嘗試SiC技術,以應用于具體且具有發展前景的項目,因此它具有廣泛的發展前景。

 

作為最早一批將SiC功率元器件量產化的廠商之一,羅姆與SiC有諸多不得不說的故事。近日,羅姆在深圳舉辦了一場SiC功率器件主題的媒體交流會。在此次見面會中,羅姆半導體(深圳)有限公司技術中心經理蘇勇錦為大家詳細介紹了SiC,并將它與傳統Si功率器件性能進行了對比,最后介紹了當前SiC市場的動向以及羅姆在該領域的產品布局和戰略。

 

什么是SiC?

SiC到底是什么?為什么能夠受到眾多廠商包括羅姆這樣的全球知名半導體廠商的青睞?

 

據了解,SiC是一種基于硅和碳的復合半導體材料。在生產流程中,專門的SiC襯底被開發出來,然后在晶圓廠中進行加工,得到基于SiC的功率半導體。許多基于SiC的功率半導體和競爭技術都是專用晶體管,它們可以在高電壓下開關器件的電流。它們用于電力電子領域,可以實現系統中電力的轉換和控制。

 

Si材料特性相比,SiC產品的耐高壓特性使得器件可以使用更薄的半導體層(約1/10),并且由于其漂移區阻值只有Si器件的1/300,所以它的導通損耗非常低,這樣的好處就是sic材料具有更低的功耗。

 

Si功率器件相比,以二極管(PN、SBD)和晶體管(IGBT、MOSFET)這兩種功率器件為例,SiC在這種功率器件的優勢特征如下。在二級管中,Si-FRD構造電壓可以達到250V,而換成SiC電壓則可達到4000V左右;晶體管中Si-MOSFET可以做到900V,市場上也有1500V的,但特性會差些,而SiC產品電壓可達3300V。目前在超過600V電壓的少子和多子器件中,SiC在導通電阻和開關速度上都有絕對優勢。由于SiC材料具有更低的導通阻抗,更高的運行頻率以及更耐高溫。

蘇勇錦總結道,使用SiC可以獲得更低的阻抗,因此可以擁有更小的尺寸以及更高的效率;更高的運行頻率,可以使被動元器件更??;能以更高溫度運行,使冷卻系統更簡單。以目前光伏和車載電源系統中常用的5kW LLC DC/DC轉換器為例,SiC芯片面積只有Si-IGBT1/4左右,重量也只有其1/8左右,而損耗能降低63%。

 

SiC的市場前景

蘇勇錦表示,SiC有著非常廣闊的市場前景,從2014年還不到一百萬美金的非常小的市場,到2019年已經接近800百萬美金的市場,接下來還會有一個更快速的發展。

 

SiC在很多領域均可應用,開始用得比較多的是光伏,包括逆變器、光伏逆變器、服務器電源、UBS等這一類,這些產品對轉換效率要求高。近年來,隨著新能源汽車的發展,SiC在純電動汽車和混動汽車上有很多應用,SiC器件能提高純電動汽車或混合動力汽車功率轉化性能,采用SiC功率器件可有效提高其驅動系統,獲得更高的速度和效率。而隨著市場發展,SiC在能源、基礎設備,汽車、工業等設備領域也開始廣泛應用。

 

為了應對SiC市場的不斷擴大,羅姆針對這個市場做了很多布局。蘇勇錦提到,羅姆在兩年前就已經做好了增加SiC產能的布局,計劃到2025年把SiC產能增加到2017年的16倍左右,這應該是一個比較大膽的投資。另外與SiC配套的柵極驅動器等都會增加產能,因為這是一整套的解決方案。

 

羅姆的發展戰略

蘇勇錦介紹道,其實遠在2000年,羅姆就已經開始研究SiC,直到2009年收購了歐洲的SiC晶圓廠家SiCrystal,真正有了實質性的進展;2010年推出SiC功率模塊,2015年率先推出溝槽型的SiC MOSFET。從2000年到2017年,近20年的時間里,ROHM所生產的SiC晶圓也從2英寸逐漸發展到了可量產6英寸產品(SiC-SBD)??梢哉f,羅姆的技術以及產品一直在引領整個SiC產業的發展。

 

不僅是產品與技術具有強大的競爭力,羅姆在SiC產業鏈上也具有較大的優勢。從晶棒到晶圓,到封測,羅姆具備一條龍生產的能力,是全球僅有的幾家擁有垂直整合生產體系的廠家之一。

 

羅姆的SiC分立器件產品陣容分為兩大產品:肖特基二極管、MOSFET。肖特基二極管分為第二代和第三代,第二代總共650V,從6A40a,1200V,5a40A;第三代JBS構造的肖特基二極管,羅姆先研發650V的產品,從2A20A,接下來會開發1200V的產品;MOSFET分為平面型的第二代、溝槽型第三代。

 

羅姆也是全球第一個做出來全SiC功率模塊的廠家,蘇勇錦稱,羅姆有三個封裝類型,C型、E型、G型,它的區別是封裝尺寸大小,越大可以放的芯片越多,電流可以做更大。羅姆目前的產品主要集中在1200V,小的電流80A,大的電流600A。羅姆擁有做芯片的實力,不只是分立器件,還會給一些模組廠提供SiC晶圓,晶圓的產品基本上跟羅姆提供的分立器件差不多。MOSFET就比較多,650V的主要集中在第三代產品。

 

蘇勇錦繼續說道,羅姆的發展戰略集中在汽車電子、工控設備,重點產品主要與電源相關,比如馬達推動相關的IPM,模擬的IC等等,同時還有一些標準產品,另外還會重點發展海外市場,中國是全球最大的新能源汽車應用國。羅姆在中國有很多汽車客戶,包括OEM廠家,Tier廠家等,很多汽車廠家都已經用上了羅姆SiC的器件。

 

在新能源汽車上,羅姆SiC產品應用在三個地方,一是車載充電器,也叫OBC,一個是降壓轉換器或叫車載的DCDC,另一個是車載主機逆變器也叫電控。

 

目前主驅以IGBT為主,SiC應用正在研發中,預計2021年之后可以走向市場。蘇勇錦表示,第一是行駛里程的提高,這個最有效的方法是把電池包容量加大;第二個是縮短充電時間,這個最直接有效的方法是把充電樁功率做大,或者把OBC功率做大;第三個是更高電池電壓,如現在傳統國內電動汽車大概是在400V系統,歐洲推出來800V<span style="margin

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