沟槽型SiC MOSFET的可靠性争议,本质上是碳化硅技术从平面结构向沟槽结构演进中遇到的工艺挑战。沟槽型SiC MOSFET的氧化层相对脆弱,使其能否通过车规级验证成为关键。目前,国际厂商如英飞凌声称其独特结构通过了多项可靠性测试,但碳化硅的封装难度远大于IGBT,最终仍需车厂的实际验证。中国功率器件企业在全球格局中,当前重心仍在IGBT领域,碳化硅Mos管市场基本由国外品牌主导,国内厂商主要集中于竞争激烈的二极管市场。

技术演进:从平面到沟槽的可靠性挑战

碳化硅MOSFET的发展路径与IGBT类似,正从平面结构(Planner gate)向沟槽结构(Trench gate)演进。沟槽型结构能显著降低导通电阻——以Rohm的第三代产品为例,1200V规格的比导通电阻从8.2mΩ·cm²降至4.1mΩ·cm²。然而,沟槽结构的可靠性短板在于,它会让栅极氧化层变得脆弱。目前,Cree、意法半导体(ST)、安森美(ON)主要采用平面型产品,而Rohm和英飞凌已推出沟槽型产品。英飞凌虽声称其结构经过特殊设计并完成多项可靠性测试,但作为碳化硅领域的后来者,其封装难度远高于IGBT,车规验证仍是关键门槛。

中国功率器件产业:二极管红海与Mos管蓝海

国内功率器件厂商当前的核心精力仍集中在IGBT领域,对于更高难度的碳化硅Mos管,技术水平尚待突破。以碳化硅模块出货量最大的比亚迪为例,其模块中的晶片主要采购自意法或博世,由企业自行封装;斯达也采用类似模式,采购Cree的晶片。封装环节本身不容小觑——为发挥碳化硅的高频、高温性能,封装需重新设计。在成品端,国内厂商大部分只能制成碳化硅二极管,而工艺要求更高的Mos管则力不从心。因此,碳化硅市场呈现明显分层:二极管领域已是红海,国内厂商竞争激烈;而Mos管领域则是蓝海,该市场原被国外品牌垄断,是名副其实的增量市场。

产能与降本:晶圆尺寸是关键瓶颈

碳化硅的降本还受制于晶圆尺寸。目前,IGBT已实现12英寸产线量产,但碳化硅主流仍是6英寸线,Cree的8英寸线仍在扩产,需大量时间。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片(Die)数量越多——以5×5mm的Die尺寸为例,8英寸晶圆可产出约1033颗,12英寸则可产出2461颗。若碳化硅晶圆厂无法快速扩产至8英寸,将长期面临供货不足与降本滞后的问题。

常见问题

英飞凌的沟槽型SiC MOSFET可靠性如何?

英飞凌声称其沟槽结构与行业其他方案不同,并通过了多项可靠性测试。但碳化硅的封装难度远大于IGBT,最终能否达到车规要求,仍需参考车厂的实际验证结果。

国内功率器件厂商在碳化硅Mos管领域进展如何?

国内厂商目前主要集中于碳化硅二极管市场,竞争激烈;对于技术要求更高的碳化硅Mos管,多数企业仍无法自主生产,该领域基本由国外品牌主导。

碳化硅降本的关键技术是什么?

扩大晶圆尺寸是核心方向。当前碳化硅主流为6英寸线,而Cree的8英寸线仍在扩产。晶圆越大,单片产出芯片越多,有利于降低单位成本并缓解供货压力。

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