當(dāng)前，SiC襯底供應(yīng)開(kāi)始嚴(yán)重不足， 但是過(guò)去兩年間SiC領(lǐng)域企業(yè)動(dòng)作頻頻并不平靜，其中，數(shù)個(gè)關(guān)鍵公司和Cree/其他簽署了長(zhǎng)期供貨協(xié)議。2018年On Semi會(huì)自研襯底，2018年11月Infineon收購(gòu)了具有襯底制造技術(shù)的Siltectra，2019年2月，ST收購(gòu)了Norstel 55%的股權(quán)，2019年5月，Cree宣布在未來(lái)5年投資10億美元，擴(kuò)展襯底生產(chǎn)產(chǎn)能，其他襯底供應(yīng)商也在擴(kuò)產(chǎn)；2020年8月，II-VI宣布收購(gòu)Ascatron(SIC 外延晶片及器件）和INNOVion(世界最大離子注入服務(wù)供應(yīng)商）；2021年春，Cree宣布8“SIC襯底進(jìn)展順利；2021年4月15日，II-VI 宣布在福州增加SIC襯底產(chǎn)能……

 

從應(yīng)用上來(lái)看，特斯拉開(kāi)始引入SiC MOSEFT到主驅(qū)上并迅速量產(chǎn)，并被市場(chǎng)廣泛接受；國(guó)產(chǎn)新能源車(chē)開(kāi)始引入SiCMOSFET 到主驅(qū)上，反應(yīng)良好； SiC襯底開(kāi)始降價(jià)；SiC 市場(chǎng)從以二極管為主逐漸過(guò)渡到以MOSFET為主（國(guó)際市場(chǎng)）……

 

近日，2021功率半導(dǎo)體與車(chē)用LED技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用論壇在上海舉行。本屆論壇由半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)和勵(lì)展博覽集團(tuán)共同主辦，并得到第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的指導(dǎo)。

會(huì)上，廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司總裁周曉陽(yáng)帶來(lái)了“碳化硅功率模塊在新能源汽車(chē)中的應(yīng)用”的主題報(bào)告，分享了最新發(fā)展趨勢(shì)，相關(guān)封裝設(shè)計(jì)優(yōu)化思路及工藝挑戰(zhàn)等。

 

Cree供應(yīng)全球40%的SiC wafer，國(guó)際領(lǐng)先大廠采用不同的發(fā)展戰(zhàn)略，比如Cree垂直整合，控制襯底價(jià)格及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，過(guò)度到8吋的時(shí)間以到達(dá)器件級(jí)別的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力；羅姆垂直整合，向8吋過(guò)度，追求性價(jià)比，2009收購(gòu)SiCrystal；IGBT 12” 和SIC雙輪發(fā)展，封裝有規(guī)模價(jià)格優(yōu)勢(shì)，2018年收購(gòu)Siltectra。

 

 

報(bào)告指出，SiC 芯片的特性對(duì)新型器件封裝提出了新的要求和挑戰(zhàn)，SiC模塊封裝材料面臨著要適應(yīng)>175℃ 應(yīng)用溫度材料；高導(dǎo)熱材料；高耐壓絕緣材料；高溫可靠性材料的挑戰(zhàn)。

SiC模塊封裝工藝也面臨著應(yīng)用環(huán)境挑戰(zhàn)、嚴(yán)苛的可靠性要求挑戰(zhàn)、 質(zhì)量成本挑戰(zhàn)、新工藝檢測(cè)方法挑戰(zhàn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性挑戰(zhàn)等。

 

SiC模塊封裝設(shè)計(jì)面臨著成本挑戰(zhàn)，SIC晶圓和襯底國(guó)內(nèi)較少、芯片價(jià)格高、封裝研發(fā)成本較高。技術(shù)儲(chǔ)備則涉及過(guò)去主要以代工為主、封裝研發(fā)設(shè)計(jì)積累不深、科研體系與產(chǎn)業(yè)銜接起步階段等挑戰(zhàn)。軟件支持方面，當(dāng)前主流CAE軟件國(guó)外為主，成本較高，技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)積累較薄弱。

 

全球SiC產(chǎn)業(yè)化剛剛開(kāi)始，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)起步雖晚，但推動(dòng)力度大進(jìn)度快，封裝技術(shù)瓶頸和差距依然具備追趕并進(jìn)的機(jī)會(huì)。

 

對(duì)于SiC模塊在電驅(qū)上的應(yīng)用，報(bào)告指出與IGBT相比，在中小電流下，SiC MOS的導(dǎo)通損耗更低；SiC MOS的 開(kāi)關(guān)損耗也低，反向恢復(fù)電流非常小，在極限工況下開(kāi)關(guān)損耗相比IGBT低60%；在更適合城市的輕載工況下，SiC MOS損耗性能優(yōu)勢(shì)明顯，因此逆變器應(yīng)用SiC MOS體現(xiàn)在效率Map上就是高效區(qū)面積比較大。

 

相比于傳統(tǒng)功率器件，SiC器件在測(cè)試和應(yīng)用時(shí)需要關(guān)注幾點(diǎn)： 1.大功率模塊采用多芯片并聯(lián)；相比IGBT，SiC MOSFET的器件電氣參數(shù)具有更大分散性，在模塊并聯(lián)配置時(shí)需要更準(zhǔn)確的分組設(shè)置和測(cè)試方法；2.柵極開(kāi)啟電壓Vth需要通過(guò)預(yù)測(cè)試實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可重復(fù)測(cè)量；3.雙脈沖測(cè)試系統(tǒng)雜散電感對(duì)SiC器件波形影響更大，導(dǎo)致讀值異常；4.SiC器件在大電流關(guān)斷時(shí)di/dt高，模塊會(huì)承受較大的電壓應(yīng)力，電壓尖峰容易超過(guò)安全工作區(qū)。 

最后，周曉陽(yáng)總裁透露了公司自主開(kāi)發(fā)SiC 車(chē)載主驅(qū)模塊進(jìn)展。2020年8月完成設(shè)計(jì)定型1200V/750V多個(gè)版本；2021年3月完成了B樣試制，采用高溫高壓銀燒結(jié)技術(shù)，已經(jīng)通過(guò)主機(jī)廠性能測(cè)試與驗(yàn)證。預(yù)計(jì)2021年6月達(dá)到SOP狀態(tài)，2021Q4產(chǎn)能目標(biāo)>10萬(wàn)塊/年。