着眼于 SiC 的先进性,看 ROHM 如何以领先一步的研发迈向新一代电力电子器件

时间:2019-07-11 10:55来源:21Dianyuan

摘要:ROHM在北京媒体沙龙上,就SiC功率元器件市场动向和罗姆在这一领域的研究成果、产品战略进行分享。

着眼于 SiC 的先进性,看 ROHM
如何以领先一步的研发 迈向新一代电力电子器件
 
在功率元器件领域中,SiC作为新一代材料备受瞩目。与传统Si相比,SiC元器件能够满足低导通电阻、高速开关、高温工作等要求。因使用SiC元器件能让设备变得更小、功耗更低,使得这个新型材料器件受到电源、汽车、铁路、工业设备、家用消费电子设备等各个领域的关注。
 
作为全球知名的半导体厂商之一,罗姆(ROHM)半导体一直保持着对SiC元器件产品的高度关注和持续不断的深入研究。2019年7月,ROHM在北京媒体沙龙上,就SiC功率元器件市场动向和罗姆在这一领域的研究成果、产品战略进行分享。罗姆半导体 (北京) 有限公司技术中心所长水原德健先生从SiC元器件基本原理出发,阐述了功率元器件的特性、SiC的优势和发展趋势,以及ROHM 在SiC技术和产品做出的努力。
 
 
罗姆半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德健先生分享
ROHM 在SiC技术和产品做出的努力
 
对于SiC在功率器件中的优势,水原德健表示,SiC有三个最重要的特性——高压特性、高频特性、高温特性。正因为这三个特性,它才可以实现比Si更低的导通电阻、以更高的频率高速工作,有效降低功率转换时的损耗,并且可以经受更高的温度,实现模块和周边元器件的小型化,以及冷却机构的简化。
 
在谈及使用SiC元器件产品具有哪些优势时,水原德健特别强调说:“因为SiC材料击穿场强指标几乎能达到Si的10倍。在满足高频响应方面,SiC材料的开关速度更快,使得器件内的电阻、电感、线圈能以更小、更紧凑的尺寸满足系统需求。其中,线圈的尺寸可缩小至原先的1/10。”
 
除此之外,在耐高温方面,SiC材料可达到250℃,比Si高出50℃。采用SiC材料,器件的散热板可以设计得小一些,外观尺寸更紧凑 (轻量化)。在耐高压方面,Si材料的耐压瓶颈在900 V左右,虽然也能达到1200 V,甚至1500 V,但性能特性会有所下降,如果要达到1700 V或以上,则必须要使用SiC材料。
 
因此,在满足同等性能特性的需求时,采用具有高温、高压、高频优势的SiC材料制作的功率器件,可以比Si更薄、更轻、更小巧,也更加契合市场发展需求。尤其是今年来随着电动车等产业的发展要求,市场对SiC的需求也在不断的攀升。

为了应对SiC市场爆发性的进展,ROHM 也做了十分充分的准备。水原德健介绍说,2009年,ROHM收购 SiCrystal公司 —— 一家专门做SiC材料的德国公司 —— 以提供足够的材料,ROHM会在德国完成晶圆,然后在日本的福冈、京都做芯片的封装和SiC模组;2018年,ROHM在旗下生产子公司ROHM Apollo的筑后工厂内新造生产6英寸SiC的厂房,以提高产量。与其他SiC厂商相比,ROHM的最大优势在于是一条龙的生产体制,并且ROHM是全球唯一一家可以实现一条龙生产的SiC生产厂商。
 
据介绍,ROHM早在2002年开始SiC的基础实验,在十多年的时间里持续不断地提升产品性能并丰富产品类型。2015年,ROHM又宣布推出第三代SiC MOSFET产品——Trench MOSFET(沟槽型MOSFET),并建立起了完备的量产体系。 
 
目前,ROHM的第二代SiC MOSFET正在量产中,主要是1200V和650V的产品。1200V的产品,最小可以做到45mΩ,650V的主要以120 mΩ为主。而第三代产品,1200V可以实现22mΩ、650V可以实现17 mΩ为主。
 
   
现场展出搭载 ROHM SiC 芯片的 SiC MOSFET 功率模块
 
在交流中,水原德健还分享了 ROHM 适合 xEV 的SiC方案。在汽车电子中,主逆变器、DC/DC转换器、车载充电器、电动压缩机等在新能源汽车中重要性凸显的大电流区域,需要更稳定高效率的元器件。而罗姆作为VENTURI Formula E车队的官方技术合作伙伴,为赛车驱动中起到核心作用的逆变器部分,提供世界最先进的功率半导体——SiC(碳化硅)功率元器件——对机械的小型化、轻型化和高效化提供支持。
 
透过ROHM这场SiC功率器件的媒体沟通会,我们可以清晰的看到:一方面,随着汽车的电动化,电源和功率器件在整车成本中的比重在不断增加,汽车级电源和功率器件对工艺、新材料等的高要求让这块市场的门槛不断提高,市场竞争愈加激烈;另一方面,我们也相信,围绕汽车电子、工业设备,尤其电源和功率器件领域,ROHM已经做好充足准备,凭借ROHM对材料、元器件、解决方案的优势,保持绝对性市场份额,并强化在全球是市场地位。

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