碳化硅生态系统走向成熟，这三点必须要考虑-电子发烧友网

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几年前，设计人员主要依靠基础资料手册和自己掌握的知识来选择元件，并将元件整合到设计中。如今，许多半导体公司已经认识到，为了在越来越短的时间期限内将复杂设计推向市场，设计人员承受着巨大的压力，因此现在需要建立完整的设计支持工具生态系统，助设计人员一臂之力。根据所涉及的技术和制造商，支持工具可能包括评估板/套件、SPICE 模型和仿真工具、参考设计、选型指南、应用手册以及其他有价值的资料。

当然，新技术的成熟及其生态系统的扩大都需要时间。大概是因为碳化硅 (SiC)广泛用于可再生能源和电动汽车等新兴的大功率转换应用，许多人仍然将 SiC 视为一种“新”技术，并且认为其支持生态系统很不完善。

01SiC 产品组合对任何生态系统而言，起初最关键的是有多少可用的产品组合。许多人认为，SiC 产品仅限于 MOSFET 和二极管。快速浏览一下安森美 (onsemi) 的 EliteSiC 产品线，就会发现它有 120 多款各种类型的二极管，工作电压最高可达 1,700 V。此外，还有 100 多款 650 V、900 V 和 1,200 V SiC MOSFET，以及 30 多款基于安森美自有 SiC MOSFET 和二极管的功率集成模块 (PIM)。产品线中还包括其他器件，例如至关重要的栅极驱动器（如 NCP51705），用于确保 SiC 器件正常运行并发挥理想性能。

图 1：安森美 EliteSiC 产品 02设计和仿真如今在构建任何形式的硬件时，几乎都要先使用 SPICE 模型进行计算机仿真，以获得对电路行为方式的合理估计。为了支持仿真，安森美为旗下的 SiC 器件提供基于物理的可扩展 SPICE 模型及Elite Power 仿真工具。在该仿真工具中使用出色的 EliteSiC 器件时，可得出准确的结果。行业主流平台都支持安森美基于物理的可扩展 SPICE 模型，包括 PSpice、LTspice、Simetrix、Spectre、ADS、SABRE 和 Simplorer。为了提供进一步支持，安森美开发了用于系统级仿真的 PLECS 模型生成工具。与许多仅适合硬开关的 PLECS 模型不同，安森美的 PLECS 模型自助生成工具支持工程师创建定制化的高保真 PLECS 模型。这些模型同样适合软开关应用，例如 DC-DC、LLC 和 CLLC 谐振、双有源桥及相移全桥 (PSFB)。

图 2：如何选择 Elite Power 仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具

03物料和供应链构建 SiC 器件可能很有挑战性，特别是要保持充分的过程控制以确保高可靠性。只有对晶圆和产品进行全面认证，结合有效的故障分析技术充分理解故障模式，并落实纠正措施计划，才能避免出现问题。安森美基于缜密的设计方法、严格的生产监控、制造控制、适当的筛选和稳健的认证，开发了一套全面的跨功能方法来评估旗下的 SiC 产品，只有通过评估之后才会将产品投放市场。随着汽车和可再生能源等利用 SiC 技术的主要应用的增长，人们开始担忧 SiC 产品的供货问题。这种担忧似乎是基于一个误解，即 SiC 产品难以制造，产能有限。造成这种问题的原因之一在于，SiC 产品制造是一个多阶段过程，通常由不同公司负责不同阶段。然而，安森美是一家具备 SiC 及相关方案端到端供应能力的大型供应商。在美国新罕布什尔州，制造过程从生长单晶 SiC 材料开始，然后生产晶圆衬底，接着生长薄外延层，之后是若干器件加工步骤，最后是封装产品。安森美的整个制造过程采用端到端垂直整合的模式，每个步骤都要进行详尽的可靠性和质量测试，以确保产品几乎零缺陷。