SiC MOSFET 从平面栅到沟槽栅的演进,经历了导通电阻(RonA)大幅降低这一关键拐点:第二代平面栅的 1200V 产品 RonA 为 8.2 mΩcm²,而第三代沟槽栅产品将这一数值降至 4.1 mΩcm²,性能几乎翻倍,成为行业分水岭。

平面栅时代:第一代与第二代

碳化硅 MOSFET 最初采用平面栅结构(DMOS),与早期 IGBT 类似。第一代产品由 Cree(现 Wolfspeed)率先量产,奠定了行业基础。第二代平面栅在 1200V 电压等级下实现了 RonA 8.2 mΩcm² 的水平,成为当时主流技术路线。目前,Cree、意法半导体(ST)和安森美(ON)等厂商的主要产品仍以平面栅为主。

沟槽栅时代:第三代及后续演进

Rohm 推出的第三代 SiC MOSFET 采用沟槽栅结构(UMOS),在 1200V 等级下将 RonA 进一步降低至 4.1 mΩcm²,相比第二代减半,性能显著提升。英飞凌(IFX)也跟进推出了沟槽栅产品,并声称其结构与竞品不同,但沟槽栅的弱点在于氧化层(图中绿色部分)较为脆弱,能否满足车规可靠性要求,仍需工艺进步和车厂验证。

常见问题

为什么平面栅会向沟槽栅演进?

沟槽栅结构能显著降低导通电阻,提升功率密度。参照 IGBT 的发展历史,沟槽型被认为是终极目标,它能更高效地利用芯片面积。

目前哪些厂商采用平面栅,哪些采用沟槽栅?

Cree、意法半导体和安森美主要采用平面栅;Rohm 和英飞凌主要采用沟槽栅。预计未来平面栅厂商也会逐步转向沟槽栅。

沟槽栅的主要挑战是什么?

沟槽栅的氧化层结构较脆弱,可靠性是核心挑战。能否通过车规级验证,取决于工艺的持续改进和车厂的长期测试。

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