沟槽栅(Trench Gate)结构相比平面栅(Planner Gate)在初始制造成本上更高,但可通过显著降低导通电阻(RonA)来抵消部分成本压力,从而优化SiC功率器件的整体成本结构。
沟槽栅 vs. 平面栅:制造成本差异
沟槽栅结构需要更多光刻与刻蚀步骤,工艺复杂度更高,因此初始晶圆制造成本高于平面栅。根据官方资料,从平面栅(DMOS)演进到沟槽栅(UMOS)是行业趋势,但沟槽栅的氧化层更脆弱,可靠性挑战更大,能否达到车规要求取决于工艺进步。平面栅成本曲线更平缓,适合追求成熟工艺的厂商;而沟槽栅则需高良率支撑,以摊薄前期投入。
性能提升对单位成本的影响
尽管沟槽栅制造成本更高,但其导通电阻(RonA)大幅降低可带来单位芯片面积成本的下降。以Rohm的第三代SiC MOSFET为例,1200V沟槽栅产品的RonA为4.1mΩ·cm²,仅为平面栅产品(8.2mΩ·cm²)的一半。RonA降低50%意味着相同导通能力下芯片面积可缩小,从而减少每颗芯片的制造成本,部分抵消了沟槽栅工艺的额外投入。
盈利模式与成本优化空间
对于功率器件厂商,平面栅路线适合追求成熟工艺、快速量产的企业,成本控制主要依赖规模效应;而沟槽栅路线则需在良率提升和可靠性验证上投入更多,但一旦突破,可凭借性能优势抢占蓝海市场。目前海外厂商中,Cree、意法半导体、安森美以平面栅为主,Rohm和英飞凌则主攻沟槽栅,国内厂商多聚焦二极管领域,SiC MOSFET仍属蓝海市场。
常见问题
沟槽栅SiC MOSFET的成本优势体现在哪里?
沟槽栅通过降低RonA(如从8.2mΩ·cm²降至4.1mΩ·cm²),使单位芯片面积成本下降,虽然初始制造成本更高,但可抵消部分工艺成本,整体性价比更优。
平面栅与沟槽栅哪个更适合当前量产?
平面栅成本曲线更平缓,工艺成熟,适合快速量产;沟槽栅需高良率支撑,且可靠性验证要求更高,目前更适合技术领先型厂商。
国内厂商在SiC MOSFET领域的成本竞争力如何?
国内厂商多集中做碳化硅二极管(红海市场),SiC MOSFET仍属蓝海,工艺难度更高,成本优化空间主要来自晶圆尺寸升级(如从6寸向8寸过渡)和良率提升。