沟槽栅SiC MOSFET的量产玩家目前确实以罗姆(Rohm)和英飞凌(Infineon)为代表,而克里(Cree)、意法(STM)、安森美(ON)的主流产品仍以平面栅结构为主。功率器件竞争格局正处于从平面栅向沟槽栅演进的关键阶段,海外巨头主导SiC MOSFET市场,国内厂商则面临从二极管红海向MOS管蓝海突围的机遇。

技术代际:平面栅与沟槽栅的分野

SiC MOSFET在应用之初与IGBT类似,均采用平面结构。随着技术导入,设计逐步从平面栅(Planner gate)向沟槽栅(Trench gate)演进。参照IGBT的历史发展路径,沟槽型被视为终极目标结构。目前,克里(Cree)、意法(STM)、安森美(ON)的产品以平面型为主,而罗姆(Rohm)、英飞凌(IFX)已推出沟槽型产品,预计其余三家也将逐步转向沟槽结构。

沟槽栅的核心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,能否达到车规级要求,仍取决于工艺进步与验证周期。英飞凌声称其结构有别于其他厂商并已完成多项可靠性测试,但在碳化硅领域属后来者,且碳化硅封装难度远大于IGBT,最终仍需参考车厂的验证结果。

供应链与市场格局:海外主导,国内追赶

以特斯拉为例,其碳化硅模块采用自研TPAK封装,可接入碳化硅MOSFET裸芯片、IGBT芯片乃至未来的氮化镓芯片。特斯拉对裸芯片进行外采,官宣的碳化硅合作伙伴为意法半导体(ST),而意法的大部分衬底来自Wolfspeed(即Cree)。特斯拉已将相关设计开放给其他海外大厂,形成多供应商供货格局。

国内厂商当前重心仍在IGBT领域,碳化硅模块出货较多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)晶片进行封装。值得注意的是,封装环节本身具有较高技术门槛——为发挥碳化硅性能需重新设计封装方案。国内厂商在成品阶段大多只能生产二极管,对工艺要求更高的MOSFET管仍显能力不足。因此,碳化硅二极管市场已是红海,而MOSFET管市场因长期由国外品牌主导,属于增量蓝海,谁能率先实现碳化硅MOSFET的量产突破,谁就有望抢占市场先机。

产能与降本:晶圆尺寸是关键变量

碳化硅的降本进程还受制于晶圆尺寸。当前IGBT产线已可实现12英寸,而碳化硅主流仍为6英寸,克里(Cree)的8英寸线仍在扩产。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片数量越多——以5×5mm的Die尺寸为例,8英寸晶圆产出约1033颗,12英寸晶圆约2461颗。因此,碳化硅晶圆厂能否快速放量8英寸产线,直接关系到供货能力与降本节奏。总体来看,碳化硅与IGBT在高功率市场并非简单替代关系,在当前价格区间下两者相对互补,而碳化硅产品的稳定性仍需更多可靠性试验验证。

常见问题

沟槽栅SiC MOSFET相比平面栅有哪些优劣?

沟槽栅结构可显著降低导通电阻,提升器件效率,但可靠性是其主要短板——沟槽会使氧化层变脆弱,能否满足车规要求取决于工艺成熟度。目前罗姆与英飞凌已量产沟槽型产品,克里、意法、安森美仍以平面型为主。

国内厂商在SiC MOSFET领域处于什么阶段?

国内厂商在碳化硅领域大部分只能完成二极管产品的封装生产,对于工艺要求更高的MOSFET管仍存在技术差距。碳化硅MOSFET市场长期由海外品牌主导,属于增量市场,国内企业若能率先突破量产瓶颈,有望在竞争格局中占据有利位置。

碳化硅降本的关键瓶颈是什么?

晶圆尺寸是核心瓶颈之一。碳化硅主流产线仍为6英寸,而克里(Cree)的8英寸线尚在扩产。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片越多,因此8英寸产线能否快速放量,直接决定碳化硅的供货能力与降本进度。

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