随着汽车功能安全标准(如ISO 26262)日益严格,车规级SiC功率器件的技术路线选择正受到明确政策引导:沟槽栅结构需额外验证氧化层长期可靠性,显著增加认证成本与周期,而平面栅结构在车规认证方面当前更具成熟度优势。这意味着,在安全标准趋严的背景下,车厂和器件供应商在技术路线决策时,必须将认证的可行性与时间成本作为核心考量因素。

平面栅与沟槽栅的路线分化

在SiC MOSFET的技术演进中,平面栅(Planner gate)是早期主流结构,沟槽栅(Trench gate)则是业界公认的终极目标。从官方资料来看,罗姆(Rohm)的第三代沟槽型SiC MOSFET在1200V和650V等级下,比导通电阻(RonA)分别降至4.1mΩ·cm²和3.1mΩ·cm²,仅为平面栅(2代)约一半的水平。然而,沟槽栅的缺点在于其氧化层较为脆弱,能否达到车规要求,取决于工艺进步

当前,克里(Cree)、意法半导体(STM)及安森美(ON)的产品以平面栅为主,而罗姆与英飞凌(IFX)则推出了沟槽栅产品。虽然英飞凌声称其结构经过可靠性测试,但鉴于其在碳化硅领域属于后来者,且碳化硅封装难度远大于IGBT,车规认证仍需参考车厂的验证结果。这意味着,选择沟槽栅路线意味着更长的认证周期和更高的测试成本

国产厂商的机遇与挑战

对于国产SiC功率器件厂商而言,政策对安全标准的趋严,实际上正在引导技术路线的选择。目前国内厂商大部分只能做碳化硅二极管,而工艺要求更高的MOS管仍是蓝海市场——该市场原本完全由外国品牌主导。谁能率先实现碳化硅MOS管的量产并通过车规认证,谁就能抢占这一增量市场

此外,碳化硅晶圆尺寸的扩大是降本的关键。当前碳化硅主流仍为6英寸线,克里(Cree)的8英寸线仍在扩产,而IGBT已可做到12英寸线。晶圆尺寸越大,单片产出芯片越多,因此碳化硅的产能瓶颈和成本下降,高度依赖于8英寸及以上晶圆线的快速放量

常见问题

沟槽栅SiC MOSFET的车规认证难点在哪里?

沟槽栅结构的氧化层在器件工作时承受较高电场应力,长期可靠性需要额外验证。相比平面栅,这一过程会显著增加认证成本和周期,且需要车厂实际验证。

国内厂商在SiC MOSFET领域处于什么阶段?

国内厂商目前重心仍在IGBT领域,碳化硅模块出货较多的比亚迪和斯达,均采购自意法或克里的晶片后再自行封装。大部分国内厂商只能生产碳化硅二极管,MOS管领域尚未实现大规模突破。

车规安全标准如何影响SiC器件的技术路线选择?

更严格的安全标准(如ISO 26262)要求器件具备充分的可靠性验证数据。平面栅结构因技术成熟度更高、验证路径更清晰,短期内更易通过认证;沟槽栅虽性能优势明显,但需更长的验证时间,适合有长期研发规划的企业。

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