2016年10月，ROHM（羅姆半導(dǎo)體）在Formula E（電動(dòng)方程式錦標(biāo)賽）的第三賽季與文圖里電動(dòng)方程式車隊(duì)合作。ROHM為賽車的主逆變器提供SiC器件——實(shí)際上這一時(shí)期還是包含了基于Si的IGBT和SiC SBD的。而到了2017年12月第四賽季，ROHM就將其中的IGBT換成了SiC MOSFET。

　　其核心價(jià)值，用車隊(duì)成員Edoardo Mortara的話來說是：“我們期望更高速的馬達(dá)能擁有很高效的全局系統(tǒng)封裝。與此同時(shí)，我們也希望能減小體積。減小體積之后，我們就能把逆變器盡可能放到車內(nèi)最低的位置。更低的位置這一點(diǎn)還是很重要的，這樣就能更快了?！?/p>

　　ROHM在PIMC Asia展示的應(yīng)用于賽車的逆變器；左邊的舊版逆變器用的功率模塊為Si IGBT和Si FRD，200kW；右邊新版則采用全SiC功率模塊，220kW

　　我們前不久在上海舉辦的PIMC Asia展會(huì)上，在ROHM展位的顯眼位置看到了第二賽季老款逆變器和第四賽季采用ROHM全SiC功率模塊逆變器的尺寸對(duì)比。工作人員告訴我們，后者較前者重量減輕了6kg，體積縮小了43%。這也是ROHM在SiC功率元器件，以及汽車市場(chǎng)發(fā)力的驚鴻一瞥。

　　ROHM展位的SiC產(chǎn)品展示占了較大區(qū)塊，包括SiC MOSFET、SBD（肖特基二極管）和模塊三大產(chǎn)品群，甚至還有像是6寸SiC溝槽型MOSFET晶圓的展示。ROHM在展會(huì)上的動(dòng)作其實(shí)特別能表明其業(yè)務(wù)重心及對(duì)SiC功率元器件的志在必得。

　　SiC優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在哪兒？

　　SiC的價(jià)值已經(jīng)被說得很多了，碳原子本身的電子數(shù)比硅要小，所以碳原子對(duì)外層電子束縛力更強(qiáng)，禁帶就比硅更寬。所以SiC形成的化學(xué)鍵更難被打破，電子從價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶的能量要求越大。這是寬禁帶材料相較硅基本身，更耐受高溫、高壓的原因；而且die可以做得更小，導(dǎo)通電阻更小，導(dǎo)通壓降就小，損耗發(fā)熱相對(duì)就少了；另外就是寄生電容也可以更小，開關(guān)損耗小，導(dǎo)通關(guān)斷快。應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換控制。

　　SiC相比Si，有著三倍的熱導(dǎo)率、寬三倍的禁帶，至多低1000倍的導(dǎo)通電阻，兩倍開關(guān)速度，所以場(chǎng)景就更加適合高壓應(yīng)用了，比如電源、太陽能逆變器、電動(dòng)汽車領(lǐng)域等。SiC市場(chǎng)尤其在這兩年的發(fā)展是十分火熱的。

　　說得更具體些，文首提到的應(yīng)用于賽車的新版逆變器支持不同的開關(guān)頻率，從16kHz-24kHz?？捎米罡咻敵龉β?，SiC MOSFET還比舊版Si IGBT高出了20kW，但體積和重量都比Si IGBT小很多。所以功率密度達(dá)到了更高的22kW/L，比舊版IGBT解決方案高出57%。

　　這里的傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行在較高的扭矩范圍內(nèi)時(shí)，模塊要求提供電流高于500Arms。在賽車加速階段，這個(gè)還是很重要的。上面這張圖展示了最高扭矩操作下兩版逆變器的效率曲線。在整個(gè)區(qū)間內(nèi)，SiC MOSFET效率都更高。在50kW、100kW輸出功率點(diǎn)上，兩者的效率差異分別為5.0%和2.5%。

　　顯然新版逆變器具備了低損耗的特點(diǎn)，也就是給汽車輪子賦予了更大的動(dòng)力。更低的損耗也表示在同樣的冷卻系統(tǒng)下，芯片溫度更低。具體到上述賽車內(nèi)部，SiC MOSFET逆變器外的散熱系統(tǒng)可以因此讓體積縮減超過30%。這樣一來連鎖反應(yīng)，如果保持相同的續(xù)航里程的話，那么電池的容量和體積又可以縮減了。

　　實(shí)際上，這也很容易表明SiC的這種特性致使功率轉(zhuǎn)換模塊對(duì)電容電感等被動(dòng)元器件和散熱系統(tǒng)的要求大大降低，圍繞這一核心器件帶動(dòng)的是整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化。這也是SiC的誘人之處。

　　劃重點(diǎn)：汽車與SiC

　　Yole去年11月份有關(guān)GaN與SiC功率元器件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017-2023年SiC功率元器件市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合年增長率為31%，到2023年超過15億美元。這個(gè)市場(chǎng)主要包含馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、充電基礎(chǔ)設(shè)施、電動(dòng)汽車、太陽能光伏、地鐵等。這里面充電基礎(chǔ)設(shè)施和電動(dòng)汽車相關(guān)的市場(chǎng)營收CAGR分別可以達(dá)到101%和76%，所以市場(chǎng)還是相當(dāng)巨大的。

數(shù)據(jù)來源：Yole Development

　　這份數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)周期比較靠前了，當(dāng)時(shí)ROHM半導(dǎo)體在電力電子領(lǐng)域營收在全球范圍內(nèi)也是能夠列入前10的。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了包含Si-IGBT、SiC、GaN、SJ MOFET在內(nèi)的項(xiàng)目。而從ROHM自己的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)和解析，也能看出一些端倪。

　　ROHM將自家業(yè)務(wù)組成切分成了IC、分立半導(dǎo)體器件、模塊（Modules）和其他。實(shí)際上我們很難從這個(gè)分類中單獨(dú)看出SiC在ROHM內(nèi)部的發(fā)展情況。比如IC業(yè)務(wù)中的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器IC（Isolated gate driver IC），就包含有SiC和IGBT；分立半導(dǎo)體器件也同樣包含SiC器件。

　　不過好在ROHM還就銷售額做了應(yīng)用方面的細(xì)分，其中汽車（Automotive）應(yīng)用現(xiàn)如今正是ROHM的營收支柱，截至今年3月的財(cái)報(bào)顯示，該應(yīng)用在公司凈銷售額中占到了34.4%的量，相比去年還攀升了2.2個(gè)百分比。ROHM在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括了引擎控制單元、氣囊、汽車導(dǎo)航、汽車音頻、ADAS等。所以展示賽車中的全SiC功率模塊，很能說明這家公司現(xiàn)如今的核心思路：市場(chǎng)整體趨勢(shì)和ROHM的財(cái)報(bào)，都可以表現(xiàn)清晰的方向。

　　電動(dòng)汽車領(lǐng)域的布局

　　我們?cè)偌?xì)看一眼這份財(cái)報(bào)，實(shí)際就各業(yè)務(wù)收益情況來看，ROHM的2019財(cái)年相比2018年是幾乎持平的，四大業(yè)務(wù)有進(jìn)有退。而就2020預(yù)期，ROHM自己似乎還比較悲觀，除了Others部分之外，其他都預(yù)期會(huì)出現(xiàn)下滑。在財(cái)報(bào)分析中，ROHM認(rèn)為，2019年上半年的情況是非常好的，但下半年則受到了中美貿(mào)易戰(zhàn)、英國脫歐等因素的影響。另外就是中國汽車行業(yè)銷售出現(xiàn)滑坡——這在行業(yè)內(nèi)也是個(gè)共識(shí)了——對(duì)ROHM也有影響；還包括了歐洲總體經(jīng)濟(jì)情況出現(xiàn)衰退。

　　中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)、家電消費(fèi)產(chǎn)品市場(chǎng)實(shí)質(zhì)都產(chǎn)生了沖擊，另外智能手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)步入了成熟期。但唯獨(dú)在全球范圍內(nèi)“汽車電子市場(chǎng)全年穩(wěn)定發(fā)展”，“由于消費(fèi)產(chǎn)品與智能手機(jī)市場(chǎng)的銷售下降，以及汽車與工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)的增長，這一年的凈銷售額相比去年同期提升0.5%?！绷硗?，“在這樣的環(huán)境下，ROHM集團(tuán)會(huì)持續(xù)實(shí)施加強(qiáng)汽車電子、工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)產(chǎn)品線的策略，兩者預(yù)計(jì)都會(huì)在中長期持續(xù)上揚(yáng)，海外市場(chǎng)尤其將出現(xiàn)銷售激增?！?/p>

　　在業(yè)務(wù)細(xì)分的IC和Others（包括電阻器、鉭電容等）中，汽車應(yīng)用相關(guān)的銷售情況都是強(qiáng)勁的。所以很容易理解ROHM現(xiàn)在的方向在哪兒。PIMC Aisa展位上，我們看到有個(gè)小冊(cè)子叫《面向電動(dòng)汽車的羅姆元器件》，可以很好地解讀ROHM現(xiàn)如今在電動(dòng)汽車的應(yīng)用著力點(diǎn)。

1700V/250A高耐壓全SiC功率模塊，這個(gè)模塊的最大優(yōu)勢(shì)是低導(dǎo)通電阻，應(yīng)用包括了高電壓脈沖電源、直流電網(wǎng)、變頻器等。

搭載SiC溝槽型MOSFET的5kW絕緣雙方向DC/DC轉(zhuǎn)換器

　　· 其一是前面就提到的主逆變器，這部分是將電池的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的組件。SiC MOSFET和SiC SBD是重要發(fā)展方向，對(duì)于低導(dǎo)通電阻化是有優(yōu)勢(shì)的；

　　· 其二是車載充電樁（OBC）的AC/DC轉(zhuǎn)換器，將交流電壓100-240V轉(zhuǎn)換為直流電壓，對(duì)高電壓電池充電。這是SiC一個(gè)非常典型的應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)殡妱?dòng)車充電要求時(shí)間短，快速充電標(biāo)準(zhǔn)的電壓是趨于變高的。

　　· 其三，DC/DC轉(zhuǎn)換器，通過控制功率元器件，高壓電池電壓經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為直流低電壓。SiC MOSFET可以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)工作，提高安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和高性能。

　　· 還有電動(dòng)壓縮機(jī)，車內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)由電力驅(qū)動(dòng)，控制旋轉(zhuǎn)的逆變器的高耐壓、高可靠性、高效率特性就很重要了，不過這部分ROHM尚側(cè)重在IGBT。

　　對(duì)電動(dòng)汽車而言，提高續(xù)航里程、縮短充電時(shí)間，更輕量化、高性能、耐受更嚴(yán)苛的環(huán)境，以及本身系統(tǒng)電壓平臺(tái)高壓化的趨勢(shì)（歐洲已經(jīng)提出過800V的電壓平臺(tái)），都是選擇SiC的原因。

　　我們?cè)谶@次展會(huì)上還看到了一款1700V/250A的全SiC功率模塊，工作人員說模塊的高電壓已經(jīng)超過了混合電力汽車的需求，對(duì)于戶外發(fā)電系統(tǒng)和工業(yè)高功率供給的逆變和變頻應(yīng)用還是相當(dāng)適用的。

　　推進(jìn)與時(shí)間

　　ROHM在SiC MOSFET方面的開發(fā)動(dòng)作是從2002年開始的，樣品發(fā)貨是在2005年，300A MOSFET試產(chǎn)于2007年，2008年發(fā)布溝道結(jié)構(gòu)（2015年量產(chǎn)）。2009年是個(gè)節(jié)點(diǎn)，這年7月ROHM收購德國SiCrystal公司，從這個(gè)時(shí)候開始就確立了ROHM作為SiC IDM的生產(chǎn)體制。“我們從SiC晶圓、原材料，到后面的封裝都是自己公司完成的，這個(gè)在世界上都是屈指可數(shù)的生產(chǎn)體質(zhì)。工業(yè)設(shè)備、汽車領(lǐng)域都需要長期穩(wěn)定的供貨，我們ROHM是可以做到的?！?/p>

ROHM工廠制造的6寸SiC溝槽型MOSFET晶圓，4寸到6寸晶圓生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變期應(yīng)該還在持續(xù)

　　ROHM從2010年開始量產(chǎn)SiC SBD和MOSFET產(chǎn)品，2012年量產(chǎn)完整的SiC功率模塊。目前ROHM的SiC產(chǎn)品包括了SBD、MOSFET、功率模塊（將半導(dǎo)體芯片融合到一個(gè)單獨(dú)的模塊中）。這樣看來，ROHM在SiC方面的布局并非一朝一夕，而是“蓄謀已久”的。

　　這兩年有關(guān)ROHM擴(kuò)充SiC產(chǎn)能、進(jìn)駐新市場(chǎng)的新聞還是不少的，比如去年宣布計(jì)劃在日本筑后的Apollo工廠打造新的11000平米三層建筑——這個(gè)計(jì)劃應(yīng)該預(yù)計(jì)在2020年末完工。去年9月，ROHM宣布針對(duì)印度電動(dòng)汽車市場(chǎng)推解決方案，滿足針對(duì)電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)車的增長需求，其中一個(gè)核心就是SiC功率元器件。今年三月，ROHM宣布推出新的汽車級(jí)SiC MOSFET系列AEC-Q101（擊穿電壓650V/1200V）……

　　今年早前ROHM電源系統(tǒng)相關(guān)負(fù)責(zé)人Aly Mashaly提到，預(yù)計(jì)2025年ROHM要拿下30%的市場(chǎng)份額，令其成為這一市場(chǎng)的頭號(hào)玩家。目前SiC需要解決的問題應(yīng)該仍然是成本，預(yù)計(jì)成本方面的削減需要隨電動(dòng)汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，這可能是未來2-3年的行情?；乜垂?020財(cái)年財(cái)務(wù)成績預(yù)期下滑也就不奇怪了，進(jìn)一步的成本投入，應(yīng)該是ROHM近一兩年的規(guī)劃。