電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）碳化硅（SiC）MOSFET已成為功率半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)演進(jìn)的重要方向。相比其他現(xiàn)有技術(shù)，SiC MOSFET在性能上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，尤其在高壓和高功率等應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)突出。其在新能源汽車(chē)、AI服務(wù)器等前沿領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，不僅有助于提升系統(tǒng)效率和功率密度，還為實(shí)現(xiàn)更緊湊、更節(jié)能的電力電子系統(tǒng)提供了有力支持，未來(lái)有望在這些高速發(fā)展的行業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

SiC行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)“白熱化”：部分國(guó)際大廠調(diào)整布局，國(guó)內(nèi)企業(yè)受益于汽車(chē)行業(yè)

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，SiC MOSFET經(jīng)歷了三大發(fā)展階段，一是在2000年之前的技術(shù)開(kāi)發(fā)期。二是在2000年到2010年左右，隨著各大功率器件廠商推出商用SiC MOSFET功率器件，SiC MOSFET進(jìn)入商用起步階段。在2011年之后，3.3kv及以下等級(jí)等功率SiC MOSFET進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，同時(shí)SiC MOSFET產(chǎn)品性能不斷迭代。

SiC MOSFET的競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，目前國(guó)際企業(yè)依舊占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。TrendForce數(shù)據(jù)顯示，2022年SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)份額排名中，意法半導(dǎo)體以36.5%的市場(chǎng)占有率位居首位；此外，英飛凌、Wolfspeed、安森美、羅姆合計(jì)占據(jù)了近50%的市場(chǎng)份額。

但在今年，SiC市場(chǎng)出現(xiàn)了新的變局。有報(bào)道稱(chēng)，SiC領(lǐng)域的龍頭企業(yè)Wolfspeed正面臨困境，甚至傳出申請(qǐng)破產(chǎn)的消息。與此同時(shí)，外媒報(bào)道稱(chēng)瑞薩電子已放棄使用SiC生產(chǎn)功率半導(dǎo)體的計(jì)劃，并解散了高崎工廠的SiC芯片生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)。

業(yè)內(nèi)人士分析稱(chēng)，大廠的布局調(diào)整是由于產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)的陸續(xù)投產(chǎn)，此外技術(shù)門(mén)檻高、投入成本大也是原因之一。盡管如此，在新能源汽車(chē)及儲(chǔ)能等新興應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求驅(qū)動(dòng)下，從長(zhǎng)期來(lái)看，碳化硅市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)，SiC MOSFET作為關(guān)鍵功率器件，也將加快在各類(lèi)高附加值場(chǎng)景中的落地應(yīng)用，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步成熟與發(fā)展。

在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上，新能源汽車(chē)是一個(gè)繞不開(kāi)的重要場(chǎng)景。汽車(chē)企業(yè)中比亞迪是較早布局SiC MOSFET技術(shù)的車(chē)企之一。2018年，比亞迪就研發(fā)出SiC MOSFET產(chǎn)品，邁出了國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)碳化硅器件應(yīng)用的重要一步。隨著新能源汽車(chē)對(duì)高效能電力電子系統(tǒng)需求的提升，2024年比亞迪宣布自研的1500V SiC MOSFET產(chǎn)品將在漢L等車(chē)型量產(chǎn)上車(chē)。

此前，比亞迪發(fā)布了“全域1000V高壓架構(gòu)”——超級(jí)e平臺(tái)，電池、電機(jī)、電源、空調(diào)等高壓部件向1000V升級(jí)。為了適配這一高電壓平臺(tái)，比亞迪持續(xù)迭代 SiC MOSFET產(chǎn)品，成功推出了1500V車(chē)規(guī)級(jí)SiC功率芯片。從比亞迪汽車(chē)的體量可以預(yù)見(jiàn) SiC MOSFET的需求量將進(jìn)一步上升，加速碳化硅技術(shù)走向大規(guī)模商用。

除了比亞迪，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)也在加速布局SiC MOSFET市場(chǎng)，力圖在這一快速增長(zhǎng)的領(lǐng)域占據(jù)一席之地。目前已經(jīng)發(fā)布產(chǎn)品的企業(yè)有納芯微、昕感科技、瞻芯電子、澎芯半導(dǎo)體、芯塔電子、飛锃半導(dǎo)體等。在今年，瀾芯半導(dǎo)體、清純半導(dǎo)體也推出了各自的新一代SiC MOSFET產(chǎn)品。

瀾芯、清純、微碧推出第三代SiC MOSFET，導(dǎo)通損耗最高降50%

今年5月，瀾芯半導(dǎo)體宣布公司推出了第三代碳化硅(SiC) MOSFET工藝平臺(tái)，已完成1200V電壓等級(jí)的車(chē)規(guī)認(rèn)證。該平臺(tái)依托瀾芯科技獨(dú)有的專(zhuān)利技術(shù)與創(chuàng)新的高功率密度制造工藝，顯著降低了產(chǎn)品的輸入輸出電容，實(shí)現(xiàn)了比導(dǎo)通電阻Ron.sp指標(biāo)——在柵極電壓Vg=15V時(shí)達(dá)2.4 mΩ·cm2。

官方介紹，公司推出的推出第三代平臺(tái)首款1200V/40mΩ碳化硅功率芯片（型號(hào)：LX3C040N120Y），在15V柵極驅(qū)動(dòng)電壓下，常溫導(dǎo)通電阻為40毫歐。與第二代平臺(tái)（G2）相比，在相同規(guī)格下，該產(chǎn)品的裸片尺寸增加了50%，顯著降低了生產(chǎn)成本。

瀾芯半導(dǎo)體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，LX3C040N120Y型號(hào)產(chǎn)品的1200V額定電壓和60A額定電流能力，室溫下閾值電壓典型值為2.4V，175°C高溫閾值電壓1.9V。在等效芯片面積及15V柵極驅(qū)動(dòng)條件下，與第二代技術(shù)平臺(tái)相比，第三代平臺(tái)的導(dǎo)通損耗降低了約50%，不僅提升了整體效率，還支持更小體積的封裝設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)更高可靠性與更優(yōu)熱管理性能的應(yīng)用方案。

可以看到，瀾芯半導(dǎo)體的第三代SiC MOSFET工藝平臺(tái)有著卓越的導(dǎo)通電阻性能、更高的裸片利用率以及顯著優(yōu)化的成本結(jié)構(gòu)，完美適用對(duì)可靠性、功率密度、轉(zhuǎn)換效率，以及有空間限制的高端應(yīng)用場(chǎng)景，包括新能源汽車(chē)領(lǐng)域，如車(chē)載充電器（OBC）、DC-DC轉(zhuǎn)換器及電驅(qū)系統(tǒng)中的逆變器；同時(shí)也適用于能源基礎(chǔ)設(shè)施，如太陽(yáng)能逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)充電樁等高效電力電子裝置。此外，在新興的AI服務(wù)器電源系統(tǒng)中，該芯片亦能有效提升電源轉(zhuǎn)換效率，降低系統(tǒng)溫升，滿足高算力場(chǎng)景下的高效能需求，有著廣闊的市場(chǎng)前景與應(yīng)用潛力。

清純半導(dǎo)體在今年4月宣布公司推出第3代SiCMOSFET技術(shù)平臺(tái)，標(biāo)志著公司在高性能功率器件領(lǐng)域邁入全新發(fā)展階段。該平臺(tái)推出的首款主驅(qū)芯片，型號(hào)為S3M008120BK，在常溫條件下實(shí)現(xiàn)低至8mΩ的導(dǎo)通電阻，比導(dǎo)通電阻系數(shù)（Ron,sp）優(yōu)化至2.1 mΩ·cm2。

通過(guò)優(yōu)化比導(dǎo)通電阻系數(shù)，有效降低了導(dǎo)通損耗與開(kāi)關(guān)損耗，顯著提升了器件的電流承載能力，使其更加契合新能源汽車(chē)的應(yīng)用需求。這一改進(jìn)助力電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更充分地發(fā)揮碳化硅（SiC）器件在高功率密度和高能量轉(zhuǎn)換效率方面的優(yōu)勢(shì)，從而全面提升整車(chē)的續(xù)航能力與系統(tǒng)的整體能效水平。

S3M008120BK額定電壓為1.2kV，額定電流超過(guò)220A，室溫閾值電壓典型值為2.7~2.8V。在等效芯片面積的前提下，相較于清純半導(dǎo)體的上一代技術(shù)，第三代S3M008120BK的導(dǎo)通損耗降低了約20%，不僅提升了整體能效，同樣支持更小型化的封裝設(shè)計(jì)。

值得一提的是，與傳統(tǒng)的芯片迭代方式不同，清純半導(dǎo)體的S3M008120BK在顯著降低導(dǎo)通電阻的同時(shí)，仍保持了與前兩代產(chǎn)品相近的良好短路耐受能力，以及可靠性，且更適用于主驅(qū)系統(tǒng)等需要多芯片并聯(lián)運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)一步提升了整體系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。

業(yè)內(nèi)消息顯示VBsemi（微碧半導(dǎo)體）也在今年發(fā)布了第三代SiC MOSFET產(chǎn)品，可面向電動(dòng)汽車(chē)直流快充、儲(chǔ)能系統(tǒng)及雙向充電等關(guān)鍵領(lǐng)域。目前其SiC MOSFET產(chǎn)品型號(hào)包括VBP112MC100、VBP112MC80、VBP112MC30等。

VBsemi推出的第三代SiC MOSFET產(chǎn)品，采用了先進(jìn)的SiC制造工藝，使開(kāi)關(guān)損耗較前代產(chǎn)品降低超過(guò)50%，系統(tǒng)整體效率成功突破96%。相比傳統(tǒng)的IGBT方案，該器件在性能上實(shí)現(xiàn)了顯著提升，不僅大幅減少了熱能損耗，還有效簡(jiǎn)化了散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有助于提高系統(tǒng)可靠性并降低整體成本。

其產(chǎn)品具備高功率密度、低導(dǎo)通電阻等特點(diǎn)，例如VBP112MC100在100A電流條件下，導(dǎo)通電阻低至21mΩ，還能夠在TO247、TO247-4L等小封裝下支持高電流輸出，適用于大功率、高密度部署的應(yīng)用場(chǎng)景。

小結(jié)

碳化硅（SiC）MOSFET作為功率半導(dǎo)體的關(guān)鍵技術(shù)方向，在新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能及AI服務(wù)器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高效化與小型化。當(dāng)前全球SiC市場(chǎng)迎來(lái)變化，國(guó)內(nèi)企業(yè)正加速布局與產(chǎn)品迭代。以比亞迪為代表的車(chē)企深度整合SiC技術(shù)，推動(dòng)技術(shù)大規(guī)模商用；同時(shí)，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商通過(guò)技術(shù)突破，配合成本優(yōu)化策略，提高國(guó)產(chǎn)SiC MOSFET在高端應(yīng)用場(chǎng)景的競(jìng)爭(zhēng)力，本土產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)快速發(fā)展期。