關於SiC的未來，羅姆是這樣看的

科技 07-13

與第二代半導體材料硅相比，以SiC為代表的第三代半導體材料憑藉其擁有寬禁帶、高熱導率以及更快的電子飽和速度的特點，可以在更高的溫度下進行工作、更易冷卻並且能夠滿足現代元件對更高頻率的需求。基於以上優勢，使得SiC成為了電力電子領域最具潛力的材料。

SiC功率器件市場趨勢

此前，據相關數據顯示，SiC的電力電子器件市場在2016年正式形成，市場規模約在2.1億~2.4億美金之間。據Yole預測，SiC市場規模在2021年將上漲到5.5億美金，這期間的複合年均增長率預計將達19%。

這種增長預期也取決於終端產品對SiC的需求。就目前市場而言，SiC在高功率產品上優勢較為突出。因此，在現階段中，光伏儲能、數據中心伺服器UPS以及xEV是促進SiC相關產品的發展動力。除此之外，伴隨著鐵路和風電產業的升級，未來這兩塊市場也將拓展SiC相關產品的發展空間。

SiC功率元件的優勢

在眾多SiC產品類型中，SiC—SBD和SiC—MOSEFT是被廣大廠商看好的產品。

具體來看，由於存在肖特基勢壘，SBD具有較低的結勢壘高度。因此，SBD具有低正向電壓的優勢。SiC-SBD的出現將SBD的應用範圍從250 V提高到了1200 V。

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對比來看，SiC-SBD的初始電壓與Si-FRD相同。將SiC器件與Si器件相比，SiC-SBD的恢復過程幾乎不受電流、溫度的影響。這是因為，Si-FRD從順向切換至逆向的瞬間通過大量的暫態電流，這個期間因為處於逆偏壓狀態，發生極大的損耗。而SiC-SBD因為不使用少數載子於電氣傳導之多數載子元件(FET)，理論上不發生少數載子的累積。僅產生接合面電容放電的小電流，較Si質FRD可大幅削減損耗。由於此暫態電流幾乎不受溫度與順向電流影響，不論任何環境也能實現穩定的高速回復。

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除了SiC-SBD，SiC—MOSEFT也是被各大企業看好的元件。SiC由於漂移層的電阻比Si元件低，可用MOSFET以兼顧高耐壓與低電阻。在原理上，MOSFET不會產生尾電流，可取代IGBT時，可實現開關損耗的大幅削減與冷卻器的小型化。SiC-MOSFET如IGBT一樣無初始電壓，可在小電流到大電流的廣泛電流領域達成低導通損耗，容易進行熱設計、即使高溫也能實現低導通電阻。

據麥姆斯諮詢消息顯示，ROHM是SiC-MOSFET分立器件和模組領域第二大公司，可提供650V到1700V的範圍內各種產品。針對此類產品，ROHM已經將其技術提升至第三代溝槽型設計。據悉，其第三代雙溝槽設計，包括柵極溝槽和源極溝槽這種設計相對於平面碳化硅器件，將導通電阻（導通電阻）減小了近一半;並且相對於具有相同電壓的硅基IGBT，電流密度增加了近五倍。

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眾所周知，SiC功率元件可以達到超越Si功率元件的高耐壓、低ON阻抗、高速動作，亦可在更高溫下工作。但成本還是比硅產品高，因此，現階段只能從要求高性能、且對價格不是很敏感的應用開始來取代硅產品，例如汽車、汽車充電樁、太陽能等。

羅姆碳化硅器件發展規劃

結合SiC功率器件的優勢以及目前面臨的挑戰，ROHM自2000年開始就投入到了SiC產品的開發中。從2000年到2017年，近20年的時間裡，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）。與其他SiC廠商相比，ROHM的最大優勢在於是一條龍的生產體制。ROHM認為，新產品的競爭在於技術間的競爭與新能源材料的競爭。於是，在升級技術外，ROHM在2009年收購了德國SiCrystal公司來提供SiC材料，從而完善了它的一條龍生產模式。據悉，ROHM在德國完成晶圓，然後在日本的福岡、京都做晶元的封裝和SiC模組。

期間，2012年，ROHM還將其SiC產品拓展到了車載市場。據介紹，在車載市場中，SiC產品已經在車載充電器和降壓轉換器中得以廣泛應用。除此之外，汽車逆變器也將由IGBT+Si-FRD的模式逐漸轉變為SiC產品。未來，無線充電和用於快速充電的大功率DCDC也將使用SiC產品。

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