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ROHM:率先量产"沟槽式"SiC MOS,更具竞争力

本文作者:任苙萍       点击: 2020-11-16 11:05
前言:
传统认知上,若频率稍高、但电压或功率不是很高时采用硅基 MOSFET (金属氧化物半导体场效晶体管,简称 MOS);高频低压或低频高压用 IGBT (绝缘栅双极晶体管);高频高压用碳化硅 (SiC) MOS,而电压、功率不大但需高频则采用氮化镓 (GaN)。相较于硅基 IGBT,SiC 的导通电阻更低,可降低功率器件体积,有助于新能源汽车的轻量化。罗姆半导体 (ROHM) 台湾技术中心副理唐仲亨表示,就目前发展趋势来看,SiC 与 GaN 重迭性不高:SiC 以大电压、大电流为主,用于一些三相电源的应用场合或是逆变器,SiC MOS 未来或会影响 IGBT 区块。
 
 照片人物:罗姆半导体 (ROHM) 台湾技术中心副理唐仲亨

GaN 则是以高频、高功率密度及小型化为主,用于服务器、快充及适配器 (adapter) 等。值得留意的是,由于 GaN 组件耐压与硅基 MOS 差不多,且切换损耗较低,未来或将侵蚀硅基超级结 (Super junction) MOS份额。唐仲亨分析,目前电动机车的电池电压在 100V 以下且功率小,不会是 SiC 器件的目标市场;而电动车的电池约 400~500V、未来更有机会上看 800V,且功率逐年增加,因此电动车的普及会是带动 SiC 器件的主要动力之一。许多车厂计划推出内含 SiC MOS 的车载充电器 (on-board charger),预计到 2022 年会有明显的需求。

此外,SiC MOS 牵引逆变器 (traction inverter) 预估 2025 会有比较明显的成果。唐仲亨坦言,2019 年的市况受到中美贸易摩擦影响而低迷,2020 年又遭逢肺炎疫情搅局,虽然 ROHM 的 SiC 产品在空调、服务器/PC 电源等部分应用仍有成长,但整体而言由于比例较高的车载需求降低,整体成长仍有放缓。与此同时,中国从 2019 年开始调整电动车 (EV) 相关补贴制度,加上疫情使当地电动车的市场成长曲线发生变化,后续亦有待观察。凡此种种,市场现况恐将较 2018 年初预测出现两年的成长延迟。

不过唐仲亨预期,若放大时间轴至 2024、2025 年来看,假设疫情已得到控制、且电动车相关市场需求预测仍未延迟,车用逆变器等需求仍见强劲。他特别提到,ROHM 在开发 SiC 器件之外也开发适用的栅极驱动器 (gate driver),以便为用户提供从驱动到 SiC 器件的整体建议。ROHM 的 SiC MOS 目前量产的第三代产品为沟槽式 (trench),也是率先量产此类结构的 SiC MOS 供货商;唐仲亨并预告,2021 年他们将接力推出同结构的第四代 SiC MOS,除了优化切换特性,其单位面积的导通阻抗可再降低 40%,性能及成本皆更具竞争力。
 
图:罗姆第四代 SiC MOS 优化切换特性且更具竞争力
资料来源:ROHM 提供