战略侧重/关键打通 第四代碳化硅应用哪家强

  罗姆半导体近几年在第三代宽禁带半导体领域处于前沿,并一直深耕于研究第三代半导体 。罗姆半导体(上海)有限公司中国区电源方案课高级经理倪敏分享了碳化硅器件在新能源汽车主机逆变器上的应用 。
  随着新能源市场的扩大,生产台数不断增加,中国市场增长率比较明显,因为纯电动和插电式电动的增长性,导致Inverter主机的逆变器需求不断提高 。
  看趋势:主机逆变器市场
  目前市场需求是减量的排放以及增加新能源汽车 。增加新能源汽车客户就需要延长续航里程等等,为满足这个需求就需要一个比较大的电池容量来提高效率,从而就产生逆变器的需求 。逆变器的需要高效化和小型化 。对厂商而言就对半导体产生了更多的需求——高效率的元器件和高频的驱动,以及高压快充需要高压快充去解决一些问题 。这也是对半导体提出的比较大的挑战 。
  首先碳化硅在Inverter上的优势 。目前主流的IGBT模块,碳化硅也在慢慢切入 。与IGBT相比,碳化硅具有比较大的优势,首先是反向恢复Err的损耗减少,因为IGBT基本上都是外带一个快恢复二极管,快恢复二极管它会较大,碳化硅是体二极管,虽然是体二极管,但基本特性和碳化硅“肖特基二极管”基本上是持平的,所以Err性能会比较好 。
  就关断损耗问题,IGBT会有个拖尾电流,碳化硅却没有这样的问题,所以损耗也会比较明显 。在这几个前提下,可以把续航里程提高3%-8% 。
  在电动汽车上,业内都在评估碳化硅,所以对碳化硅产品也有一定的期待 。首先是电池容量加载,还有充电时间缩短和电费改善 。使用碳化硅模块来解决这方面的问题,会减少损耗,同时把冷却系统做一个小型化、高压化,进行快速充电,碳化硅具有高速开关等等比较好的优势 。
  在技术层面,碳化硅本来就是第三代的新半导体,需要自身增加单位面积导通电阻的低电阻 。此外还需攻克在芯片、短路耐受、封装技术等问题,同时和客户商讨研发碳化硅模块 。
  关于成本,首先要提高成品率,结合新技术,并加入新晶圆加工技术以此来解决晶体缺陷的问题 。因此,罗姆半导体也在脚踏实地为以后的8英寸化量产做努力 。
  看战略:提供罗姆方案
  为此,罗姆定下了在市场份额达到30%的目标 。其拥有以下优势:
  首先罗姆半导体拥有一体化生产模式,一站式完成模块,并且可以一体化生产,达到较好的成本控制 。
  再是构造,直接从第二代平面技术跳到第三代和第四代的沟槽技术,去解决一些长期信赖性的问题 。
  其三是高品质,减少一些内部,把比较容易出现问题的,在长期会有问题的东西筛减的更精确,。
  最后是高性能,RDS降低,降低VF值 。
  近年来,罗姆也与多家Tier1进行了合作,成立了多家联合实验室,ES、北汽新能源、吉利等等都是合作伙伴,目前也有近30家左右的相关客户在测试罗姆的碳化硅产品 。同时,罗姆对碳化硅的生产能力和所对应的产品,进行了产能的提升,对一些工厂进行了合资,在日本阿波罗地方进行了新建工厂,以此应对日后可能出现的产能不足的问题 。
  总之,罗姆为了占有率30%份额做了三方面的努力,首先是技术提高;第二是产品全面提供所有客户;最后是产能不断扩充 。
  看应用:主机逆变器实用案例
  罗姆的第四代产品将继续沿用之前的双沟槽技术,进行直接车载化的产品研发 。并且总结第三代产品的缺点,例如驱动产品,第三代罗姆用18V驱动,和15V的IGBT并不相同 。第四代进行了改变,支持客户15V-18V驱动 。