國內外SiC MOSFET廠商現狀對比，產品差距一到兩代？

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）隨著新能源市場的爆發，電動汽車，光伏、儲能等下游應用驅動下，碳化硅功率器件迎來了新一輪增長期。特別是電動汽車上SiC MOSFET的大規模應用后，在近幾年可以看到，國內外各大廠商都密集地加入到SiC的行列中，推出相關產品。

傳統硅基半導體由于自身物理性質受限，在高溫、高壓、高頻、高功率等領域上性能上限較低。而SiC的耐高壓能力是硅的10倍、耐高溫能力是硅的2倍、高頻能力是硅的2倍。在實際應用上，還可以縮小模塊體積50%以上、消減電子轉換損耗80%以上。在系統設計中可以簡化散熱系統，降低熱預算，同時減小電容電感體積，從而降低系統綜合成本。

雖然作為第三代半導體的碳化硅，應用起步相比硅要晚很多，相對硅來說，碳化硅產業國內外的差距雖然并沒有那么大，但依然存在著代差。在SiC二極管領域，國內外已經處于同一水平線上，不過國內廠商在SiC MOSFET方面，與國際頭部廠商依然存在一到兩代的差距。所以，為了了解目前國內外已經量產SiC MOSFET的廠商現狀以及產品差別，我們整理了主流廠商的SiC MOSFET產品線并做了簡單分析。

ST：

在yole的數據中，去年全球碳化硅功率器件市場份額最高的廠商就是ST。同時憑借與特斯拉的合作，ST的SiC MOSFET產品也是最早在電動汽車上被大規模應用的，自Model3車型開始，特斯拉就一直大規模采用ST供應的TPAK碳化硅模塊。

ST去年推出了第三代SiC技術平臺，器件耐壓值從650V、750V到1200V，共有三個規格，采用平面柵工藝，導通電阻從15mΩ到1300mΩ，產品覆蓋工業和汽車應用。據稱，ST第四代平面型SiC MOSFET將會在今年年底推出市場，性能方面相比第三代導通電阻減少15%，工作頻率增加一倍至1MHz。而采用了溝槽柵設計的第五代產品目前還在測試階段，相比于平面型SiC MOSFET，溝槽型SiC MOSFET可以具有較小的導通電阻，寄生電容較小的同時開關性能更強。

產能方面，ST此前計劃在2022財年投入21億美元來擴大產能，包括擴建原有的6英寸碳化硅晶圓廠、2022投入運營的新加坡6英寸碳化硅晶圓廠。同時，2019年ST收購的瑞典碳化硅襯底生產商Norstel也開始進行8英寸碳化硅材料的測試，預計會在2025年前后可以在新加坡8英寸產線中應用。

羅姆：

羅姆是目前為數不多量產了溝槽型SiC MOSFET的廠商。據官網顯示ROHM以額定電壓區分，共有四個系列的產品，650V的SiC MOSFET產品有18個型號，750V的有15個型號，1200V的有41個型號，1700V的有3個型號。

最早在2010年，羅姆就推出了首款平面型SiC MOSFET，在2015年推出的第三代SiC MOSFET產品中率先量產了雙溝槽結構的SiC MOSFET。2020年羅姆推出了針對電動汽車場景優化的第四代1200V SiC MOSFET，通過改進了雙溝槽結構，相比于第三代產品降低了40%的導通電阻，并沒有降低短路耐受時間。同時降低柵漏電容，令開關損耗減少高達50%。按照路線圖，羅姆第五代SiC MOSFET產品將會在2025年左右推出，預計單位面積導通電阻會比第四代降低30%。

產能方面，羅姆規劃在2021-2025年之間，投入10-13億美元，提高碳化硅襯底以及器件的產能。羅姆旗下碳化硅襯底廠商SiCrystal正在對8英寸襯底進行測試，預計在2023年可以量產。

英飛凌：

英飛凌的SiC MOSFET采用了半包溝槽結構，與羅姆是目前市面上唯二量產溝槽型SiC MOSFET的廠商。在英飛凌官網上，目前主要有650V、1200V、1700V三種規格的SiC MOSFET產品。其中1200V規格中有4款型號可以應用于電動汽車上，從產品料號上來看相比羅姆要少，產品主要面向工業應用。

不過目前英飛凌的SiC MOSFET仍處于第一代，目前已經推出了第一代的升級產品，但第二代產品預計要2022年底在汽車市場推出。根據英飛凌的產品路線圖，第二代SiC MOSFET會包括1200V和750V兩種電壓規格，相比與上一代載電流能力增加25%-30%。

產能方面，英飛凌目前主要通過特有的“冷切割”技術，減少晶錠切割過程中材料的浪費，未來可以在相同晶錠中獲得多一倍的碳化硅襯底來增加產能。另一方面，英飛凌在今年宣布投資超過20億歐元，對位于馬來西亞的晶圓廠進行擴建，專門針對碳化硅晶圓進行擴產。

派恩杰：

派恩杰2018年開始專注于第三代半導體SiC、GaN的功率器件的研究。公司成立半年后就研制出了首款650V GaN功率器件，在基于Gen3的技術上又推出了1200V SiC MOSFET，直至2021年派恩杰先后推出涵蓋了650V、750V、1200V、1700V四個電壓規格的SiC MOSFET產品，填補了國內高壓SiC MOSFET的空白市場。

除此之外，派恩杰在2020年成為國內第一家量產車規級SiC MOSFET的公司，并在2021年獲得車企訂單，被應用于國內外電動汽車OBC。那么產品相比與國外廠商相比如何？

圖源：派恩杰

在與某國際廠商的650V 60mΩSiC MOSFET進行對比時，派恩杰的650V 60mΩ產品P3M06060K4在100kHz條件下，輕載時效率基本一致達到99%，重載時器件效率更高；在4kW時，P3M06060K4器件溫度86℃，另一款器件溫度則高達96℃。當然這只是在單個維度上的對比。

據透露，目前派恩杰的技術對標WolfSpeed的第三代平面型SiC MOSFET，由德國X-Fab代工。產能方面，派恩杰目前采用Fabless的模式，其SiC模塊封裝產線在2022年初動工，預計年底就有樣品出來。

中電國基南方：

中電國基南方（CETC）成立于1958年，為中國電子科技集團公司第五十五研究所，也是中國最早從事SiC器件研究的科研單位之一。旗下SiC MOSFET產品包括650V、1200V、1700V三種電壓規格，導通電阻覆蓋17mΩ-1000mΩ。就在今年7月初，國基南方宣布SiC MOSFET產品首次獲得新能源汽車龍頭企業大批量訂單。

2018年國基南方建立了6英寸碳化硅器件工藝平臺，布局覆蓋碳化硅材料、設計、制造、封測等各個環節。

愛仕特：

愛仕特成立于2017年，僅僅一年后就成功量產1200V SiC MOSFET，同時推出3300V/60A的SiC MOSFET樣片。目前公司的SiC MOSFET產品覆蓋650V、900V、1200V、1700V、3300V五種電壓規格，采用6英寸晶圓，單芯片最大電流可達120A，導通電阻最低達到15mΩ。

官網顯示，愛仕特SiC MOSFET產品100%通過UIS測試，并按照AEC-Q101標準測試，可以滿足車規級要求。2020年公司SiC MOSFET功率模塊產線正式通線，目前其功率模塊已經實現大量出口。據稱，今年比亞迪在車載OBC上采用了愛仕特650V SiC MOSFET，年需求量達到300萬只，雙方已經簽下供貨協議。

小結：

除了上面提到的廠商之外，國內包括基本半導體、華潤微、泰科天潤、清純半導體、芯塔電子、上海瀚薪、瞻芯電子都已經推出了SiC MOSFET產品，并有部分已經獲得新能源車企訂單。當然我們也可以看到，國產SiC MOSFET目前主要被用于OBC上，應用于電動汽車主驅上的基本還沒有。但隨著國內需求的增長，在國產替代的趨勢下，我們可能會在1-2年后，就能看到國產SiC MOSFET產品從技術以及產能上的新一輪爆發。