沟槽栅SiC MOSFET国产化率低,自主可控的突破口在于栅氧可靠性工艺的积累与车规级验证的突破。目前国内SiC MOSFET厂商多处于平面栅阶段,而海外罗姆、英飞凌已实现沟槽栅量产,差距核心在于沟槽结构对氧化层可靠性带来的严苛挑战。
技术代差:平面栅到沟槽栅的演进
SiC MOSFET在应用之初与IGBT类似,采用平面栅结构。参照IGBT的历史,沟槽栅是技术演进的终极目标。从导通电阻看,沟槽栅相比平面栅具备显著优势——以罗姆公布的数据为例,1200V规格下,其第三代沟槽栅产品导通电阻为4.1mΩ·cm²,较第二代平面栅的8.2mΩ·cm²近乎减半;650V规格也从6.5mΩ·cm²降至3.1mΩ·cm²。
目前海外厂商中,克里(Cree)、意法(STM)、安森美(ON)的产品以平面栅为主,罗姆、英飞凌则已推出沟槽栅产品。沟槽栅的短板在于可靠性——沟槽结构会让氧化层变得脆弱,能否达到车规要求,完全取决于工艺进步。
国内现状:二极管红海,MOS管蓝海
国内厂商在SiC领域的重心仍偏向IGBT,碳化硅模块出货较多的比亚迪、斯达,其晶片分别采购自意法、博世或克里,再自行封装。在成品封装环节,国内厂商大部分只能做成二极管,对工艺要求更高的MOS管尚显吃力。这意味着碳化硅二极管是红海竞争,而MOS管是蓝海增量市场——谁能率先实现SiC MOSFET量产,谁就能抢占先机。
突破的关键路径在于两点:一是栅氧可靠性工艺的长期积累,沟槽刻蚀与氧化层质量控制需要大量工艺试错与数据沉淀;二是车规级验证的实质性推进,英飞凌虽声称其结构独特并完成多项可靠性测试,但SiC封装难度远大于IGBT,仍需参考车厂的验证结果。
常见问题
沟槽栅SiC MOSFET比平面栅强在哪里?
核心优势是导通电阻显著降低,以罗姆公布的数据为例,其第三代沟槽栅产品相比第二代平面栅,1200V和650V规格的导通电阻均近乎减半,有助于降低器件损耗。
国内厂商做沟槽栅SiC MOSFET的主要难点是什么?
难点集中在工艺端,沟槽结构会使氧化层变得脆弱,栅氧可靠性难以保证,而可靠性直接决定能否通过车规验证。此外,SiC封装难度远大于IGBT,需要重新设计封装以发挥器件性能。
国产SiC MOSFET突破后,市场空间有多大?
碳化硅二极管领域国内厂商竞争激烈已属红海,而MOS管市场此前基本由海外品牌占据,属于增量市场。国产厂商若能实现SiC MOSFET量产,将率先获得这一蓝海市场的入场券。