SiC MOSFET的厂商现状以及产品差别

SiC MOSFET的厂商现状以及产品差别

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）随着新能源市场的爆发，电动汽车、光伏、储能等下游应用驱动下，碳化硅功率器件迎来了新一轮增长期。特别是电动汽车上SiC MOSFET的大规模应用后，在近几年可以看到，国内外各大厂商都密集地加入到SiC的行列中，推出相关产品。

传统硅基半导体由于自身物理性质受限 ，在高温、高压、高频、高功率等领域上性能上限较低。而SiC 的耐高压能力是硅的 10倍、耐高温能力是硅的 2倍、高频能力是硅的 2倍。在实际应用上，还可以缩小模块体积50%以上、消减电子转换损耗80%以上。在系统设计中可以简化散热系统，降低热预算，同时减小电容电感体积，从而降低系统综合成本。

虽然作为第三代半导体的碳化硅，应用起步相比硅要晚很多，相对硅来说，碳化硅产业国内外的差距虽然并没有那么大，但依然存在着代差。在SiC二极管领域，国内外已经处于同一水平线上，不过国内厂商在SiC MOSFET方面，与国际头部厂商依然存在一到两代的差距。所以，为了了解目前国内外已经量产SiC MOSFET的厂商现状以及产品差别，我们整理了主流厂商的SiC MOSFET产品线并做了简单分析。

ST

在yole的数据中，去年全球碳化硅功率器件市场份额最高的厂商就是ST。同时凭借与特斯拉的合作，ST的SiC MOSFET产品也是最早在电动汽车上被大规模应用的，自Model3车型开始，特斯拉就一直大规模采用ST供应的TPAK碳化硅模块。

ST去年推出了第三代SiC技术平台，器件耐压值从650V、750V到1200V，共有三个规格，采用平面栅工艺，导通电阻从15mΩ到1300mΩ，产品覆盖工业和汽车应用。据称，ST第四代平面型SiC MOSFET将会在今年年底推出市场，性能方面相比第三代导通电阻减少15%，工作频率增加一倍至1MHz。而采用了沟槽栅设计的第五代产品目前还在测试阶段，相比于平面型SiC MOSFET，沟槽型SiC MOSFET可以具有较小的导通电阻，寄生电容较小的同时开关性能更强。

产能方面，ST此前计划在2022财年投入21亿美元来扩大产能，包括扩建原有的6英寸碳化硅晶圆厂、2022投入运营的新加坡6英寸碳化硅晶圆厂。同时，2019年ST收购的瑞典碳化硅衬底生产商Norstel也开始进行8英寸碳化硅材料的测试，预计会在2025年前后可以在新加坡8英寸产线中应用。

罗姆

罗姆是目前为数不多量产了沟槽型SiC MOSFET的厂商。据官网显示ROHM以额定电压区分，共有四个系列的产品，650V的SiC MOSFET产品有18个型号，750V的有15个型号，1200V的有41个型号，1700V的有3个型号。

最早在2010年，罗姆就推出了首款平面型SiC MOSFET，在2015年推出的第三代SiC MOSFET产品中率先量产了双沟槽结构的SiC MOSFET。2020年罗姆推出了针对电动汽车场景优化的第四代1200V SiC MOSFET，通过改进了双沟槽结构，相比于第三代产品降低了40%的导通电阻，并没有降低短路耐受时间。同时降低栅漏电容，令开关损耗减少高达50%。按照路线图，罗姆第五代SiC MOSFET产品将会在2025年左右推出，预计单位面积导通电阻会比第四代降低30%。

产能方面，罗姆规划在2021-2025年之间，投入10-13亿美元，提高碳化硅衬底以及器件的产能。罗姆旗下碳化硅衬底厂商SiCrystal正在对8英寸衬底进行测试，预计在2023年可以量产。

英飞凌

英飞凌的SiC MOSFET采用了半包沟槽结构，与罗姆是目前市面上唯二量产沟槽型SiC MOSFET的厂商。在英飞凌官网上，目前主要有650V、1200V、1700V三种规格的SiC MOSFET产品。其中1200V规格中有4款型号可以应用于电动汽车上，从产品料号上来看相比罗姆要少，产品主要面向工业应用。

不过目前英飞凌的SiC MOSFET仍处于第一代，目前已经推出了第一代的升级产品，但第二代产品预计要2022年底在汽车市场推出。根据英飞凌的产品路线图，第二代SiC MOSFET会包括1200V和750V两种电压规格，相比与上一代载电流能力增加25%-30%。

产能方面，英飞凌目前主要通过特有的“冷切割”技术，减少晶锭切割过程中材料的浪费，未来可以在相同晶锭中获得多一倍的碳化硅衬底来增加产能。另一方面，英飞凌在今年宣布投资超过20亿欧元，对位于马来西亚的晶圆厂进行扩建，专门针对碳化硅晶圆进行扩产。

派恩杰

派恩杰2018年开始专注于第三代半导体SiC、GaN的功率器件的研究。公司成立半年后就研制出了首款650V GaN功率器件，在基于Gen3的技术上又推出了1200V SiC MOSFET，直至2021年派恩杰先后推出涵盖了650V、750V、1200V、1700V四个电压规格的SiC MOSFET产品，填补了国内高压SiC MOSFET的空白市场。

除此之外，派恩杰在2020年成为国内第一家量产车规级SiC MOSFET的公司，并在2021年获得车企订单，被应用于国内外电动汽车OBC。那么产品相比与国外厂商相比如何？

图源：派恩杰

在与某国际厂商的650V 60mΩ SiC MOSFET进行对比时，派恩杰的650V 60mΩ产品P3M06060K4在100kHz条件下，轻载时效率基本一致达到99%，重载时器件效率更高；在4kW时，P3M06060K4器件温度86℃，另一款器件温度则高达96℃。当然这只是在单个维度上的对比。

据透露，目前派恩杰的技术对标WolfSpeed的第三代平面型SiC MOSFET，由德国X-Fab代工。产能方面，派恩杰目前采用Fabless的模式，其SiC模块封装产线在2022年初动工，预计年底就有样品出来。

中电国基南方

中电国基南方（CETC）成立于1958年，为中国电子科技集团公司第五十五研究所，也是中国最早从事SiC器件研究的科研单位之一。旗下SiC MOSFET产品包括650V、1200V、1700V三种电压规格，导通电阻覆盖17mΩ-1000mΩ。就在今年7月初，国基南方宣布SiC MOSFET产品首次获得新能源汽车龙头企业大批量订单。

2018年国基南方建立了6英寸碳化硅器件工艺平台，布局覆盖碳化硅材料、设计、制造、封测等各个环节。

爱仕特

爱仕特成立于2017年，仅仅一年后就成功量产1200V SiC MOSFET，同时推出3300V/60A的SiC MOSFET样片。目前公司的SiC MOSFET产品覆盖650V、900V、1200V、1700V、3300V五种电压规格，采用6英寸晶圆，单芯片最大电流可达120A，导通电阻最低达到15mΩ。

官网显示，爱仕特SiC MOSFET产品100% 通过UIS测试，并按照AEC-Q101标准测试，可以满足车规级要求。2020年公司SiC MOSFET功率模块产线正式通线，目前其功率模块已经实现大量出口。据称，今年比亚迪在车载OBC上采用了爱仕特650V SiC MOSFET，年需求量达到300万只，双方已经签下供货协议。

小结

除了上面提到的厂商之外，国内包括基本半导体、华润微、泰科天润、清纯半导体、芯塔电子、上海瀚薪、瞻芯电子都已经推出了SiC MOSFET产品，并有部分已经获得新能源车企订单。当然我们也可以看到，国产SiC MOSFET目前主要被用于OBC上，应用于电动汽车主驱上的基本还没有。但随着国内需求的增长，在国产替代的趋势下，我们可能会在1-2年后，就能看到国产SiC MOSFET产品从技术以及产能上的新一轮爆发。　　

      审核编辑：彭静