在全球沟槽栅SiC MOSFET竞赛中,罗姆(Rohm)与英飞凌(Infineon)处于技术制高点,中国功率器件产业整体仍处于追赶阶段,但正凭借市场需求与产业政策加速缩小差距。在碳化硅MOSFET的工艺演进上,行业正从平面栅(Planar)向沟槽栅(Trench)过渡,目前克里(Cree)、意法(ST)、安森美(ON)的产品以平面型为主,而罗姆与英飞凌已推出沟槽型产品。中国厂商在碳化硅MOSFET领域尚处起步期,多数企业仍以IGBT为重心,碳化硅产品以二极管为主,MOSFET市场仍以海外品牌为主导。

技术代差:平面栅与沟槽栅的分野

碳化硅MOSFET的结构演进与IGBT类似,正从平面栅向沟槽栅过渡。沟槽栅结构的优势在于更低的导通电阻,但可靠性是其主要挑战——沟槽结构会使氧化层变得脆弱,能否满足车规级要求仍需工艺验证。英飞凌声称其结构与其他厂商不同并完成了大量可靠性测试,但碳化硅封装难度远大于IGBT,仍需参考车厂的验证结果。

在产能端,碳化硅晶圆的主流尺寸仍为6英寸,而IGBT已可实现12英寸产线。晶圆尺寸直接决定单片产出芯片数量,以8英寸与12英寸对比,同样5×5mm的芯片尺寸,12英寸晶圆的理论产出数远高于8英寸(8英寸约1033颗,12英寸约2461颗)。克里(Cree)的8英寸产线仍在扩产,需要大量时间,这意味着碳化硅晶圆短期内仍面临供货不足的窘境,降本进程也相对滞后。

中国厂商的现状与机遇

国内碳化硅产业目前呈现“封装先行、芯片追赶”的格局。碳化硅模块出货量领先的比亚迪,实际采购自意法(ST)或博世(Bosch)的晶片后自行封装;斯达同样采购克里(Cree)的晶片进行封装。封装环节不容小觑——为发挥碳化硅性能需重新设计封装结构,而国内厂商在成品端大部分只能做成二极管,对工艺要求更高的MOSFET仍无能为力。

这形成了鲜明的市场分化:二极管市场已成红海,国内厂商竞争激烈;MOSFET市场则是蓝海,该市场原本完全由国外品牌占据,属于名副其实的增量市场。谁能率先实现碳化硅MOSFET的国产突破,谁就能抢占先机。

常见问题

中国厂商在碳化硅MOSFET领域与海外差距有多大?

国内企业当前重心仍放在IGBT领域,对更高难度的碳化硅“心有余而力不足”。在碳化硅MOSFET成品端,国内厂商大部分只能做二极管,工艺要求更高的MOSFET尚无法量产,与罗姆、英飞凌等沟槽栅领先者存在明显技术代差。

沟槽栅SiC MOSFET一定是终极方案吗?

参照IGBT的历史,沟槽型是碳化硅MOSFET的最终目标。但沟槽结构的可靠性问题——尤其是氧化层脆弱性——是能否达到车规要求的关键,需要工艺持续进步来验证。

碳化硅降本的关键瓶颈在哪里?

晶圆尺寸是核心瓶颈。碳化硅目前主流仍为6英寸产线,克里(Cree)的8英寸产线尚在扩产,需要大量时间。晶圆越大单片产出芯片越多,若无法快速放量到8英寸,碳化硅晶圆供应不足与降本滞后的问题将持续存在。