解密罗姆/意法半导体/英飞凌/科锐为何发力SiC功率元器件？（最全分析）

英飞凌是全球首个碳化硅分立电源供应商。碳化硅材料与硅材料的特性差异限制了100V-150V实际硅单极二极管（肖特基二极管）的制造，导通电阻和漏电流相对较高。在碳化硅材料中，肖特基二极管可以达到更高的击穿电压。英飞凌碳化硅产品系列覆盖 600V 和 650V 到 1200V 的肖特基二极管。

CoolSiC™ MOSFET是首款产品面向光伏逆变器、电池充电设备及储能装置。英飞凌目前提供最大1200伏的CoolSiC™ 碳化硅(SiC) MOSFET。SiC MOSFET优势包括1200V级开关中最低的门极电荷和器件电容电平、反并联二极管无反向恢复损耗、低切换损耗不受温度影响以及无阈值导通特性。

CoolSiC™ 混合模块目前覆盖650V、1200V。基于 CoolSiC™ 的模块（包括采用半桥的碳化硅晶体管）完善了电源设计的选项。除提供更高的开关频率外，由于碳化硅JFET具有双向导通能力，所以该模块具有很高的灵活性。因此，它可以用作升压/降压、双向转换器或逆变器的一部分。无论应用程序的功率如何，因给凌的电源模块碳化硅产品系列都可以实现更高效的设计，可以覆盖从类似 EasyPACK™ 1B/2B 的封装到类似 PrimePACK™的更大封装。

英飞凌全力研发推出CoolSiC™半导体解决方案，将为以下几大重点应用领域带来全新突破：

光伏：更高效的利用能源，使转化效率提高至99％以上

电动车充电：提高功率密度、减轻重量、缩小体积，30分钟完成充电，续航达500公里

电机领域：SiC MOSFET可以降低损耗及噪音，有望减少55%的逆变器体积及重量

电源应用：提高功率密度和效率，提升性能及可靠性

点击查看英飞凌CoolSiC™ 产品及细节文档

意法半导体（ST）

意法半导体从1996年开始从事碳化硅技术研发。并于2004年开始生产其首款SiC二极管。2009年，意法半导体的第一款 SiC MOSFET投产，此后又增加了1200V的SiC MOSFET和功率肖特基二极管，以完善原来的650V产品组合。

意法半导体的碳化硅二极管产品系列电压范围从600到1200 V，包括单、双二极管。它们有多种封装，从DPAK到TO-247以及绝缘的TO-220AB/AC，为设计者们提供了极大的灵活性，具有高效、稳定和快速投放市场等优势。相比于硅，碳化硅有优越的物理属性，SiC肖特基整流器具有好于4倍的动态特性和降低15%的前向电压（VF）。意法半导体的SiC二极管显示了显著的功耗降低，通常用于硬开关应用，如高端服务器和电信供电，它还能用于太阳能逆变器、电机驱动器和无中断供电（UPS）。ST 的汽车级650 V SiC二极管–具有AEC-Q101认证和PPAP能力–具有市场上最低的前向压降（VF），在电动车辆（EV）应用中具有最优的效率。

650 V至1700 V碳化硅MOSFET具有行业内最高的温度额定值200℃，即使在高温条件下，其RDS（on）的变化也非常小。采用先进的封装，具有很宽的击穿电压范围（-100 ~ 1700 V）、低栅极电荷和低导通电阻。总功率损耗显著降低，令系统更有效、更小、更轻。即使在高温时，它们也具有每区域超低的导通状态电阻，与最佳的硅技术相比，它们有卓越的开关性能，随温度变化最小。

点击查看意法半导体SiC器件产品及细节文档

科锐（Cree）

Wolfspeed是SiC肖特基二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）分立元件以及模块的先驱公司，提供从900V到1700V的全系列SiC产品。不同于其它制造商（如罗姆）采用沟槽结构实现1200V产品和采用平面结构实现1700V产品，Wolfspeed则采用平面结构实现所有电压的产品。而且，Cree能够实现独特的三重（triple implantation）注入工艺和硅化物源极触点，以提高接触电阻。

作为SiC市场的领头羊，并且作为第一家能生产75mm，100mm和现在的150mm SiC晶圆的企业，Wolfspeed（科锐）提供了绝大部分正在使用的SiC晶圆，在业内地位超绝。科锐旗下电源和RF部门Wolfspeed同罗姆一样，垂直整合了从衬底到模组的SiC功率半导体。 Wolfspeed拥有最广泛的SiC肖特基二极管产品组合，拥有超过6万亿小时的工作时间，最低的FIT率，以及30多年的碳化硅经验，以及最快的交付时间。二极管采用MPS（Merged PiN Schottky）设计，比标准肖特基势垒二极管更坚固可靠。将Wolfspeed SiC二极管与SiC MOSFET配对可以在一起购买时实现更高效率和更低元件价格的强大组合。

Wolfspeed MOSFET可实现更高的开关频率，并减小电感器、电容器、滤波器和变压器等元件的尺寸。SiC MOSFET替代硅器件具有更高的阻断电压（> 1700V），额定电流> 1800V的雪崩以及更低的开关和传导损耗。应用在太阳能、电动车充电、电机驱动、工业电源、IT电源、运输等领域

Wolfspeed是一家完全集成的材料供应商，拥有最大和最多样化的产品组合。N型—SiC衬底产品，晶圆直径可达150mm；高压安注—半绝缘SiC衬底产品，晶圆直径可达150mm；在SiC衬底上生产N型和P型SiC外延层，并且具有从亚微米到>200μm的最宽可用层厚度；在SiC衬底上产生氮化物外延——GaN，AlxGa1-xN和Al1-y InyN外延层。Wolfspeed的材料使设备能够为可再生能源，基站和电信，牵引，工业电机控制，电源管理和汽车应用提供动力。

点击查看Cree SiC产品及细节文档

总结

如今随着技术的进步，SiC功率器件尺寸已从4英寸升级到6英寸，甚至8英寸，产业化水平不断提高的同时，成本也在迅速下降。Yole公司预测，到2020年碳化硅器件的市场规模达到35亿元人民币，并以超过40 %的复合年均增长率继续快速增长。预计到2025年，全球碳化硅功率器件市场规模将超过150亿元人民币，到2030年，全球碳化硅功率器件市场规模将超过500亿元人民币。国内碳化硅器件的市场约占国际市场的40 %~50 %。

未来SiC功率器件的应用领域也将逐渐扩大，不仅在国防、航空、航天、石油勘探、光存储等领域有着重要应用前景，在宽带通讯、太阳能、汽车制造、半导体照明、智能电网、轨道交通、电动汽车、新能源并网、通讯电源等领域也将大显身手。相信随着越来越多厂商的入局，SiC功率器件的技术会更加完善，这一系列的发展也将对解决节能环保问题，造福人类社会具有里程碑式的意义。

未经许可，请勿转载，谢谢。