隨著低碳發(fā)展理念在全球的持續(xù)推進(jìn)，碳中和、脫碳成為各行各業(yè)日益關(guān)注的焦點(diǎn)。功率半導(dǎo)體技術(shù)在脫碳進(jìn)程中扮演著日趨重要的角色。以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體技術(shù)成為功率半導(dǎo)體發(fā)展的熱點(diǎn)。作為一家在SiC領(lǐng)域的開發(fā)有著20多年的歷史的領(lǐng)先廠商，羅姆多次在SiC技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)化發(fā)展中起到引領(lǐng)作用。
日前，羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理周勁先生和羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司市場宣傳課高級經(jīng)理張嘉煜先生深入介紹了羅姆的最新發(fā)展動態(tài)及在SiC領(lǐng)域的技術(shù)與發(fā)展。
2022業(yè)績：汽車及工業(yè)市場帶來高增長
張嘉煜介紹，2022財(cái)年上半年，羅姆實(shí)際銷售額2599億日元，同比增長16.7%，營業(yè)利潤504億日元，同比增長46%。按垂直行業(yè)劃分，汽車、工業(yè)設(shè)備、計(jì)算機(jī)&存儲設(shè)備三個市場領(lǐng)域銷售額均有超過20%的增長。2022財(cái)年全年預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)銷售額5200億日元，相比2021財(cái)年實(shí)現(xiàn)15%的增長。全年銷售額中，占比和增長貢獻(xiàn)最大的都是汽車領(lǐng)域。汽車領(lǐng)域銷售額預(yù)計(jì)達(dá)2134億日元，相比2021財(cái)年增長24.3%。汽車領(lǐng)域細(xì)分市場中，xEV有168%的增長。
SiC領(lǐng)域市場戰(zhàn)略及目標(biāo)
張嘉煜介紹，節(jié)能和小型化是羅姆一直以來的發(fā)展理念。功率電子元器件作為羅姆的業(yè)務(wù)核心，也一直致力于通過節(jié)能和小型化而為社會帶來價(jià)值與發(fā)展。節(jié)能和實(shí)現(xiàn)無碳社會進(jìn)程中，SiC等高轉(zhuǎn)換效率的產(chǎn)品需求將不斷擴(kuò)大。羅姆擁有世界先進(jìn)的SiC及GaN等技術(shù)，目前已經(jīng)被應(yīng)用在非常多的車載應(yīng)用當(dāng)中。
張嘉煜介紹，2021~2025財(cái)年，羅姆在功率元器件領(lǐng)域銷售額目標(biāo)是復(fù)合年增長25%的預(yù)期，尤其是碳化硅方面，是有較高的增長預(yù)期。羅姆預(yù)計(jì)碳化硅市場在2024~2026三個年度將有近9000億日元的市場有待開拓。對此，羅姆銷售額目標(biāo)是在2025年度實(shí)現(xiàn)大于1100億日元的銷售額。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，羅姆正在不斷地進(jìn)行碳化硅方面的投資以滿足產(chǎn)能需求，計(jì)劃在2021~2025這5年投入1700~2200億日元。按照羅姆目前的增產(chǎn)計(jì)劃，相對2021年產(chǎn)能，到2025年碳化硅產(chǎn)能計(jì)劃擴(kuò)增到6倍，而到2030年，產(chǎn)能計(jì)劃擴(kuò)增到2021年的25倍。
羅姆SiC器件發(fā)展路線
周勁介紹，羅姆關(guān)于SiC的開發(fā)，已有20多年的歷史。羅姆從2000年開始研發(fā)碳化硅產(chǎn)品，在2010年全球首家進(jìn)行碳化硅SBD和MOSFET的量產(chǎn)，之后在2021年發(fā)布了第4代的溝槽SiC MOSFET。第4代碳化硅產(chǎn)品導(dǎo)通電阻（RonA）能夠相較于原來的第3代下降40%。按照未來發(fā)展規(guī)劃，導(dǎo)通電阻于2025年、2028年分別再降30%，實(shí)現(xiàn)第5代、第6代產(chǎn)品。另外，將增加晶圓的直徑，提高生產(chǎn)效益，以把碳化硅器件的成本持續(xù)的降低。2017年羅姆全面進(jìn)入6英寸的碳化硅晶圓時代，到2023將實(shí)現(xiàn)200 mm即8英寸襯底的量產(chǎn)。另外通過羅姆優(yōu)良的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)單個元件尺寸的增加，目前的主流從2015年開始最大的規(guī)格都是25 mm2，到2024年羅姆會實(shí)現(xiàn)50 mm2的產(chǎn)品，可以支持更高電流輸出的需求。
第4代 SiC MOSFET優(yōu)勢
周勁介紹，羅姆第4代 SiC MOSFET優(yōu)勢主要在三個方面：低損耗、使用簡便、高可靠性。
低損耗的實(shí)現(xiàn)主要來自兩方面因素，一方面是導(dǎo)通電阻（RonA）的進(jìn)化降低了ON阻抗，與第3代產(chǎn)品相比，羅姆的第4代新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通阻抗實(shí)現(xiàn)了40%的降低，同樣尺寸的芯片，第3代大約是30mΩ，第4代能夠?qū)崿F(xiàn)18 mΩ的導(dǎo)通阻抗；另一方面是開關(guān)特性的改善促進(jìn)損耗降低。
羅姆第4代 SiC MOSFET第二個特征是使用簡便。第一個就是推薦柵極驅(qū)動電壓為8~15 V，可以與IGBT等目前廣泛應(yīng)用的柵極驅(qū)動電路等同的使用。另外一個無負(fù)Bias驅(qū)動的設(shè)計(jì)，羅姆的產(chǎn)品Vth會比較高，無需負(fù)Bias的設(shè)計(jì)，可以簡化電路設(shè)計(jì)。此外，第4代 SiC MOSFET內(nèi)部柵極阻值降低，使外部柵極電阻的調(diào)整更靈活。
羅姆第4代 SiC MOSFET的另一個亮點(diǎn)是可靠性得以進(jìn)一步的提高。通常標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通阻抗跟短路耐受時間是折中的考量，羅姆通過獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，突破了這一限制，通過減小飽和電流去實(shí)現(xiàn)優(yōu)化這兩個參數(shù)的折中，能夠?qū)崿F(xiàn)短路時間大幅度的延長。