SiC覆蓋功率器件各係產品

隨著企業加大開發力度
，SiC大體覆蓋功率器件各主要產品係列。
采用SiC材料是功率器件行業主要技術趨勢之一。以前功率器件基本以Si為材料，在人們對機電產品的節能環保要求不斷提高的情況下，Si材料的節能能力已經接近極限，越來越多企業開始把注意力放到SiC材料的開發上。

“就一般的功率MOSFET的導通電阻而言，存在著由Si材料性質決定的性能極限。降低導通電阻的餘地已經所剩無幾。為了從使用Si的功率半導體手中接過接力棒

，新一代功率器件的開發正在展開。”清華-羅姆聯合研究中心研究員吳海雷告訴記者。三菱電機董事技術總監Gourab Majumdar博士也指出，SiC功率器件有四大優點：第一，工作溫度範圍比較大
，可在高溫下工作；第二
，低阻抗、耐高破壞性；第三
，可高頻工作
；第四，散熱性好。因此自2001年由德國英飛淩公司率先投產SiC肖特基勢壘二極管(SBD)之後，越來越多企業致力於SiC功率器件的生產和開發。

近日飛兆半導體就向外界宣布推出該公司首款SiC雙極結型晶體管(BJT)功率器件，該產品可實現1200V功率轉換開關，額定工作溫度可達175℃，並實現穩定持久的Vbe正向電壓和反向阻隔能力。而羅姆從2010年開始批量生產SiC-SBD，與以往的Si-FRD(快速恢複二極管)相比
，大幅縮短反向恢複時間，因此恢複損耗可以降低至原來的1/3。本屆高交會上，羅姆又進一步展出性能升級的第二代SiC-SBD，具有原來的短反向恢複時間,同時降低正向電壓。在SiC-MOSFET方麵，2010年12月羅姆在世界上首次以定製品形式量產SiC-MOSFET；2012年7月份開始量產1200V耐壓的第二代SiC-MOSFET。三菱電機也重視SiC功率器件的開發
，於2010年在世界上首先開發成功完全采用SiC、搭載驅動電路和保護電路的SiC智能功率模塊(IPM)。

可以這樣說，隨著各個國際大型功率器件公司的不斷推進
，目前SiC已大體覆蓋了功率器件中的主要產品係列。
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2015年有望大規模商用

隨著產品價格降低，市場真正發力的時點大約在2015年。

盡管SiC功率器件不斷被開發並推向市場，然而到目前為止其市場規模並不大
，應用範圍並不廣。根據市調機構IMS Research的數據，2012年全球SiC功率器件市場隻有1億美元左右，且大部分的應用集中於電源供應器上。

對此
，飛兆半導體亞太區市場營銷副總裁藍建銅指出：“SiC應用市場發展緩慢的主要原因是價格過高。目前，SiC功率器件的價格比Si器件貴10倍以上。造成價格高企的主要原因是SiC器件的製造工藝複雜，產能上不去，良品率低。目前SiC芯片基本是在4英寸晶圓上生產，一片4英寸晶圓隻能切幾十顆裸片。”

yinci，zhiyoukuodachanliang，jiejueliangpinlvwenti，shichanpinxiaoshoujiagejiangdi
，caiyouwangqidongshichangdeyingyongxuqiu。ergenjulanjiantongdeyuce
，shichangzhenzhengfalideshidiandayueshizai2015年。“預計製造工藝在未來2～3年內會有大幅改進，提高良品率
，降低產品價格。此外，2～3年後SiC器件有可能過渡到6英寸晶圓上生產，未來更可能過渡到8英寸晶圓。”在此情況下，預計2015年SiC功率器件的價格有望下降到2012年價格的一半左右
，從而有望大幅提高其在市場上的應用比率。

IMS Research的預測數據也印證了這一點，2105年預計整體SiC功率器件市場規模有望接近5億美元，2021年將超過20億美元
，提高20倍。其中增長最快的應用市場可能是UPS與電動汽車
，工業驅動器、PV逆變器次之。

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在係統成本上下工夫

僅比價格

，SiC很難體現優勢

，要從係統成本上做文章。

既然SiC仍是半導體業界中比較新的一個課題，存在著成本
、良品率等多方麵的問題
，抑製市場需求，企業自然不能被動等待價格的下降。那麼，如何才能有效擴大SiC的市場應用，為未來的極速發展占據有利位置呢

？

“如果僅比較價格，就SiC單品而言，其優勢是很難體現出來的，即使未來幾年中價格下降
，也不可能降到與Si器件價格相當的地步
，因此企業在進行產品開發與市場推廣時，要從係統成本的降低上做文章。比如考慮減少係統中電感器、散熱片
、輸出電容器的用量
，增加輸出功率同時保持係統外形尺寸不變，實現係統開發上的簡便，進而縮短上市時間等。”藍建銅指出。

在相對高端的市場上尋找突破口，打開應用空間也非常必要。吳海雷認為，因為具有低功耗、高耐壓
、高耐溫、高可靠性等優點


，SiC功率器件在相對價格不敏感的電動汽車/混合動力車等需要進行功率轉換的逆變器
、轉換器、PFC電路等領域
，以及太陽能、風能等新能源中的整流器、逆變器等領域
，有更大的應用機會。“基於SiC技術的MOS管可以做到1100V的耐壓
，完全可以滿足汽車、新能源中大部分應用的需求。電動汽車、混合動力汽車領域，是SiC可以發揮的領域。”吳海雷指出。

此外，將SiC功率器件製成模組
，既可形成更高的附加價值，也更加有利於推廣。Gourab Majumdar指zhi出chu，碳tan化hua矽gui的de功gong率lv器qi件jian用yong在zai係xi統tong上shang有you很hen多duo好hao處chu，功gong率lv的de密mi度du可ke以yi更geng高gao，體ti積ji可ke以yi更geng小xiao，更geng加jia耐nai高gao電dian壓ya，設she計ji容rong易yi，總zong體ti來lai講jiang可ke以yi提ti高gao功gong率lv半ban導dao體ti的de效xiao率lv，運yun用yong的de領ling域yu可ke以yi更geng加jia廣guang泛fan、更為方便。藍建銅告訴記者，飛兆推出的SiC-BJT目前裸片、器件和模塊都可接受客戶預訂，且已開發出一個針對汽車用逆變器的模組方案
，可以提供300A電流，包括6顆50A、1200V的SiC-BJT器件與6顆50A的SiC整流器。羅姆半導體認為未來SiC功率器件將在電動汽車中扮演重要角色，特別是當把它做成模組後。羅姆已批量生產SiC二極管和SiC-MOSFET，並於2012年3月開始批量生產內置上述兩種元器件的功率模塊。