扩充产能 罗姆推进SiC产品布局

作为第三代半导体材料的代表，碳化硅(SiC)凭借其禁带宽度大、击穿电场高、热导率大等特性，成为高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等新应用场景设备功率器件的新宠。在不久前的一场罗姆SiC产品分享会上，笔者详细了解了SiC产品在功率器件中的比较优势，以及该公司在SiC产品线、车规产品以及生产制造方面的情况。

比较优势

与Si功率器件相比，SiC产品的耐高压特性使得器件可以使用更薄的半导体层（约1/10），并且由于其漂移区阻值只有Si器件的1/300，所以它的导通损耗非常低。

上图显示，以二极管（PN、SBD）和晶体管（IGBT、MOSFET）这两种功率器件为例，目前在超过400V和600V电压的少子和多子器件中，SiC在导通电阻和开关速度上都有绝对优势。由于SiC材料具有更低的阻抗，更高的运行频率以及更耐高温，所以在同等效果下，SiC器件只需要Si器件1/2的尺寸，1/10的被动元件以及1/5的冷却系统。

以目前光伏和车载电源系统中常用的5kW LLC DC/DC转换器为例，SiC芯片面积只有Si-IGBT的1/4左右，重量也只有其1/8左右，而损耗能降低63%！总的来看，目前市场上高压应用中，Si-IGBT还占据主导地位，SiC只占1/10左右，可以说市场前景广阔。光伏、数据中心、智能电网充电站、工业自动化驱动电源、电动汽车、铁路、风电和家电都是罗姆关注的SiC功率器件的目标市场。

提升产能

基于这样的市场潜力，罗姆正在积极扩张该公司产能。去年4月，罗姆在日本福冈县启动了12年来首座新厂——ROHM Apollo筑后工厂——的建设，原计划总建筑面积为1.1万平方米，后又决定加建到2万平方米。该厂主要生产6英寸SiC功率器件的衬底、外延片和晶圆加工的预处理工艺。预计新厂房将于2020年12月竣工，2021年开始投入运营，2022年开始大批量生产。新厂投产后，预计到2024财年，罗姆SiC器件全球总产能较2016财年将增长16倍，栅极驱动则较2016财年增长15倍。

上面两张图分别是罗姆目前所有的SiC分立和功率模块产品。罗姆是全球少数完全拥有SiC垂直整合制造工艺的公司，包括从晶棒生产到晶圆再到封装。据悉，今年该公司将扩充6英寸第三代工艺600V SBD产品，预计年底将推出1200V样片；在SiC-MOSFET上，今年会推出非车规第四代6英寸工艺产品，明年则将推出车规级产品。

重在车载

电动汽车的主驱逆变器、车载充电器和降压转换器将是SiC功率器件的主要应用。由于SiC功率器件体积减少，省出的空间和重量可以增加到电池组，这增加了电池容量并因此延长了续航里程。此外，SiC功率器件高转换效率大大缩短了充电时间，而其耐压特性，也使得整车充电电缆重量降低——因为可以支持800V电池电压。

上图显示在汽车应用中，SiC器件占比在今后几年将越来越高。考虑到成本，SiC MOS这类器件将首先被高档车采用。目前罗姆已经在车载SiC磁隔离栅极驱动器市场取得80%以上的份额，而由于光学隔离器件有衰减问题，加上EV车小型化趋势，都将促使该公司在SiC磁隔离栅极驱动器市场取得更大的的份额。