电动汽车推动 SiC 器件的大批量制造需求

电力电子设备现在正丰富碳化硅 (SiC) 解决方案，以满足高功率应用所需的设计参数，从而为系统性能和长期可靠性做出重要贡献。

X-FAB Silicon Foundries通过提供硅级碳化硅服务，继续促进 SiC 技术的广泛采用。该公司已将自己定位为业界第一家纯 SiC 代工厂，并且现在在其产品中增加了内部 SiC 外延能力。由于 X-FAB 能够在同一条大批量生产线上运行硅和 SiC，客户将能够获得高质量、大批量、具有成本效益的代工解决方案。

众所周知，分立功率器件中的串联电阻是这些器件品质因数的主要贡献者。在 SiC 中，外延层厚度、衬底厚度和接触电阻是这些串联电阻的主要元素。X-FAB 完成的工艺优化确保将欧姆接触的串联电阻效应降至最低。由于其内部外延能力，X-FAB 已经能够控制 SiC 工艺链的额外部分——从而缩短交货时间并让客户能够更快地将产品推向市场。通过一套新的外延工具，可选择双层外延实施，该公司将能够实现更好的外延层均匀性。这将显着提高器件性能参数并提高整体产量，同时优化外延层的串联电阻贡献。最后，X-FAB 发布了基板减薄工艺，以有效地创建与基板的欧姆接触，同时最大限度地减少基板对串联电阻的贡献。

用于功率半导体的 SiC 工艺技术的优势包括更高的工作电压、显着降低的晶体管导通电阻、更低的传输和开关损耗、更高的工作温度、非常高频的工作以及更低的寄生电容。这些特性对于电源和电动汽车 (EV) 电源转换器、风力涡轮机和太阳能转换器的开关电路至关重要。

带有 SiC 功率器件的系统受益于减小的尺寸和重量，因为它们 SiC 可以在更高的温度下运行，并且比类似的基于硅的替代方案效率更高。高温运行提高了可靠性，尤其是在恶劣的工业应用、飞机和机车中。此外，减小尺寸和重量对于便携式医疗设备和混合动力电动汽车至关重要。通过使用基于 SiC 的技术，功率器件能够更好地管理电气负载并支持更高的开关速率。

迁移到 SiC 的最大挑战是更高的原材料成本和历史上缺乏批量生产。随着 X-FAB 的 Lubbock 工厂越来越专注于服务 SiC 市场，该公司已为 SiC 器件出货量的预期加速做好充分准备。该公司的 SiC 工艺能力使客户能够构建高效功率半导体器件，包括高功率 MOSFET、JFET 和结势垒肖特基 (JBS) 二极管（见图 1）。其增加的 SiC 生产能力将能够满足关键应用的批量需求，例如已经概述的应用。

图 1：6 英寸 SiC 晶圆

“我想说，碳化硅未来的成功与电动汽车的未来密切相关。SiC 和 GaN 之间的战场真的将在 650 V 市场。但是，今天，我们 Lubbock 工厂生产的设备涵盖了从 650 V MOSFET 和二极管到 3.3 kV 设备的所有设备，”X-FAB Texas 首席财务官 Ed Pascasio 说。

审核编辑 黄昊宇