在近日的英飛凌650 V CoolSiC? MOSFET系列發(fā)布會上，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)開關電源應用高級市場經(jīng)理陳清源詳細介紹了CoolSiC系列新品以及對SiC市場的展望。根據(jù)IHS的預估，今年SiC將會占據(jù)近5000萬美元的市場份額，到2028年，其市場份額將達到1億6000萬美元，整個復合成長率也達到了16%。兩位數(shù)的復合成長率對于SiC來說相當可觀，也吸引了更多公司參與其研發(fā)之列，英飛凌便是其中之一。在近日的英飛凌650 V CoolSiC? MOSFET系列發(fā)布會上，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)開關電源應用高級市場經(jīng)理陳清源詳細介紹了CoolSiC系列新品以及對SiC市場的展望。

英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部大中華區(qū)開關電源應用高級市場經(jīng)理陳清源

01

為什么選擇SiC材料？

相較于硅而言，碳化硅的帶隙大概是其三倍，單位面積的阻隔電壓能力是硅的七倍，熱導率也大概是其3倍多，這使得碳化硅的功率處理能力更強。對于使用者和設計者而言，碳化硅是一個相當不錯的選擇，運行更高的電壓、達到更高的效率、更輕薄的體積以及更好的散熱性能等諸多特性能幫助工程師們事半功倍。

對于Si、SiC和GaN三個半導體材料市場，英飛凌都有持續(xù)投入并掌握了所有功率半導體技術。陳清源提到：“2017年底英飛凌推出了氮化鎵器件，很多客戶已經(jīng)開始使用，不過使用的數(shù)量可能一個月只有幾千到幾萬，但硅的使用規(guī)模能達到百萬級別及以上。至于新的650V碳化硅產(chǎn)品，目前大中華區(qū)已有客戶量產(chǎn)，主要還是應用于高端產(chǎn)品中。”

02

英飛凌的碳化硅品牌—CoolSiC

英飛凌在碳化硅領域上已有超過10年的經(jīng)驗。碳化硅的驅(qū)動方式與傳統(tǒng)硅不同，為優(yōu)化設計，英飛凌研發(fā)了專門的驅(qū)動IC，搭配其碳化硅MOSFET系列可獲得更好的使用效果及更高的穩(wěn)定度。

650 V CoolSiC? MOSFET器件的額定值在27 mΩ-107 mΩ之間，既可采用典型的TO-247 3引腳封裝，也支持開關損耗更低的TO-247 4引腳封裝。與過去發(fā)布的所有CoolSiC? MOSFET產(chǎn)品相比，650V系列采用了英飛凌獨特的溝槽半導體技術，通過最大限度地發(fā)揮碳化硅物理特性，確保了器件具有高可靠性、較少的開關損耗和導通損耗。此外，它們還具備最高的跨導水平（增益）、4V的閾值電壓（Vth）和短路穩(wěn)健性。

得益于與溫度相關的超低導通電阻（RDS(on)），650 V CoolSiC? MOSFET具備優(yōu)異的熱性能。此外，采用堅固耐用的體二極管使得該產(chǎn)品系列具有非常低的反向恢復電荷，這比最佳的超結(jié)CoolMOS? MOSFET低80%左右，其換向堅固性更是實現(xiàn)了98%的整體系統(tǒng)效率。

03

溝槽式 VS 平面式

柵極氧化層在設計上是一個難點，它會影響到產(chǎn)品的可靠度。在碳化硅工藝上，英飛凌采用的是溝槽式設計，這種設計可以幫助產(chǎn)品在達到性能的要求的同時不會偏離其可靠度。以碳化硅 MOSFET為例，在同樣的可靠度基礎上，溝槽式設計的產(chǎn)品會遠比平面式的擁有更優(yōu)良的性能。

總而言之，溝槽技術可以在毫不折衷的情況下，在應用中實現(xiàn)最低的損耗，并在運行中實現(xiàn)最佳可靠性。陳清源認為，溝槽式將是未來的趨勢。

04

PFC圖騰柱設計實現(xiàn)效率突破

英飛凌的圖騰柱技術在低壓電源轉(zhuǎn)換中很常見，即橋式拓撲結(jié)構。在高壓電源轉(zhuǎn)換中，這種結(jié)構往往會受限于常用器件的“反向恢復特性”。但碳化硅材料由于其本身就具有較快的“反向恢復速度”，在用于這種圖騰柱結(jié)構時，若是處于“軟開關”的情況，或是由于一些條件導致體二極管會導通電流，又會突然反向的情況下，會比常見的硅材料反向恢復速度會快很多。這種結(jié)構最主要的優(yōu)勢就是提高了功率密度以及效率。

目前，在220V樣的輸入條件下，采用圖騰柱結(jié)構的3kW PFC可以很輕松的達到98%甚至98.5%以上的效率。

05

Si、SiC、GaN三者并存，

英飛凌積極布局功率器件市場

在整個功率器件市場，英飛凌是全球市占率最高的供應商。英飛凌目前的硅產(chǎn)品包括低壓MOS、高壓MOS，還有IGBT等等，這部分所帶來的穩(wěn)定收入使得英飛凌可以持續(xù)投資新的產(chǎn)品、技術及應用。目前，硅技術是英飛凌的主流技術之一，也是其發(fā)展最為成熟的技術。陳清源表示：“針對Si、SiC、GaN三個領域，英飛凌都有不同的產(chǎn)品應用其中，這三者是會共存的，沒有取代之說?！?

英飛凌擁有自己的生產(chǎn)線，能夠生產(chǎn)中保證不錯的良率，并且20年的CoolSiCTM  MOSFET生產(chǎn)經(jīng)驗足以讓英飛凌走在碳化硅領域前列。對于新加入的競爭對手，陳清源表示：“持續(xù)高資金的投資對他們來說是一大挑戰(zhàn)，因為這是一個長期的比賽，而英飛凌有這方面的優(yōu)勢，一些產(chǎn)品的高成長率也會支持我們繼續(xù)投資。有競爭才有進步，英飛凌在這方面一直保持著開放的態(tài)度?！?

目前，以SiC為代表的第三代半導體大功率電力電子器件已成為行業(yè)重點關注對象，國內(nèi)外多個地區(qū)也相繼推出相關政策予以支持。在此大環(huán)境的加成下，英飛凌將持續(xù)擴展其碳化硅產(chǎn)品組合，據(jù)陳清源介紹，2021年英飛凌會有相關新品推出，屆時產(chǎn)品將擴展至50個以上，且不同包裝能應對不同的應用場景，客戶也將會有更多的選擇。