绿能芯创碳化硅1200V MOSFET突破技术难点，GOI均匀性≤0.5%，满足EV市场应用需求

时间： 2023-03-30 来源：绿能芯创电子科技有限公司公众号

技术问答

根据赛迪顾问统计，2021年全球SiC、GaN器件在电力电子市场的应用规模约19.57亿美元，其中SiC器件约为15.62亿美元，GaN器件约为3.95亿美元，市场渗透率约为4.6%-7.3%，较2020年提升2个百分点以上，整体市场持续高速增长，预计2024年能达到50.13亿美元。

EV的电压平台

800V高压系统是从整车电气角度提出的，电气系统电压范围在230V~450V之间时，统称为400V平台，电气系统电压范围在550V~930V之间时，统称为800V平台。受限于Si基IGBT功率器件的耐压能力，2009年至今的电动汽车多数搭载400V电压平台。2021年，国内车企掀起了一轮800V电压平台车型的发布热潮。包括比亚迪、吉利、极狐、现代、广汽、小鹏等都陆续发布了搭载800V高电压平台的车型，其中比亚迪、小鹏、极氪汽车等都将800V电压平台车型的量产定在了2022年。

1200V SiC MOSFET在800V电压平台中的优势

1. 相对于Si基IGBT，SiC传输损耗和开关损耗低，应用于800V高压平台的电动汽车，整车可节能5~10%。丰田、蔚来、罗姆做了大量的研究，仿真及实测不同的工况和车型，发现采用SiC模块比采用Si模块能耗降低5%~10%。

2. SiC主驱使得电源频率和电机转速增加，相同功率下转矩增加，体积减小，可节省车内空间。

3. 整体来看，SiC的耐高压能力是Si的10倍，更适用1000V以上的中高压范围。目前xEV车中的主驱逆变器仍以IGBT+Si FRD为主，考虑到未来电动汽车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量，SiC基MOSFET将是大势所趋。

技术难点成功突破优势

栅氧是MOSFET研发中较核心的工艺，所以绿能芯创通过模拟监控进行监控测试，包括物理监控、电性监测等检控方式，以此保证可以提供给客户更优良稳定的产品，下面通过这几项监测进行模拟实验。

1. 栅氧的粗糙度是整个产品较核心的工艺。如若粗糙度过大，后面薄膜覆盖的均匀性会较差，进而影响整个产品的电性。如下图所示，经过绿能芯创工艺调整后粗糙度得到明显优化。

图3 绿能芯创栅氧的粗糙度优化工艺

2. 栅氧化完整性（GOI）会严重影响芯片的生产成品率和性能稳定性。设备厂商建议GOI的均匀性≤5%，而绿能芯创开发的工艺菜单，与设备原厂的标准菜单相比，最后成品良率更佳、均匀性更好（均匀性≤0.5%）。

绿能芯创产品国产替代兼容性好，结构稳定符合仿真结果（图五），反向电压大于1350伏（图六），Benchmark gate threshold voltage, VGS(th)=4.5V ，可满足15/18V开启（Recommended turn-on gate voltage）。

在实际市场应用中兼具性价比，可满足新能源车、可再生能源发电、工业电源、智能电网等“双碳”目标重点应用领域高速增长的需求。

SiC MOSFET较Si基功率器件具有耐高压、耐高温、耐高频、低开关损耗、低导通电阻、反向恢复快等优秀特性，具备更高可靠性，有助于降低总体能耗和缩小设备尺寸，减少器件使用量，提升系统效率，应用前景广阔。

目前绿能芯创自有六吋SiC晶圆厂，可保证长期稳定的供货。

选型建议

1. GT1E1M120A（碳化硅场效应管 1200V/40mΩ 划片不封装）

GT1E1M120B（碳化硅场效应管 1200V/40mΩ 不划片不封装）

GT1E1M120W（碳化硅场效应管 1200V/40mΩ TO247-3）

GT1E1M120T（碳化硅场效应管 1200V/40mΩ TO247-4）

2. 根据主驱电机电控未来的规格发展趋势，绿能芯创建议还可以选择其他型号, 绿能芯创1200V SiC MOSFET系列产品。

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选型指南 - 应能微 - 2023/10/27 PDF 中文下载

中电国基南方SiC MOSFET选型表

中电国基南方提供SiC MOSFET的以下参数选型，VDSS(V):650V~1700V，RDS(on):11mΩ~1000mΩ，ID:5~150A，有TO-247-3、TO-247-4等多种封装形式。

产品型号	品类	GEN	VGS(th)(V) (Typ.)	Junction Temperature(TJ)(MAX)(℃ )	VDSS(V)	Drain Current(A) TC=25℃	质量等级	RDS(on)(mΩ)	Package	Gate Charge Total(Qg)(nc)	Total Power Dissipation(PTOT)(W)
WM2V020065K	SiC MOSFET	G2	2.6V	175℃	650V	92A	车规级	20mΩ	TO-247-3	187nc	312W

选型表 - 中电国基南方立即选型

解读SiC MOSFET关键参数——Rds(on)

当代电子技术的发展不仅需要高效性能，还需要可靠和可持续的解决方案。而SiC MOSFET作为一种新型的功率器件，正在引领着未来能源转型的浪潮。今天，我们要聊的主角是碳化硅MOSFET中的一个关键参数——Rdson，这个参数的优化，就像是在节能减排的长跑中，为我们的电动汽车、可再生能源系统换上了更轻盈的跑鞋。

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【元件】阿基米德半导体推出单面水冷塑封SiC模块，全面迎接电动汽车800V高压平台时代的到来

针对高端电动车的系统需求，阿基米德半导体重点推出了电流密度更高、满足800V高压平台的ACD模块（单面水冷塑封SiC模块）。该模块融合了尖端技术，内置先进的SiC芯片，采用有压型银烧结互连工艺和Cu Clip键合技术，确保了卓越的电气连接性能和热管理。使用的Si3N4 AMB陶瓷基板不仅增强了机械强度和热导性，还提高了整体的耐用性和可靠性。

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S2M0120120D 1200V SIC POWER MOSFET Data Sheet

型号- S2M0120120D

数据手册 - SMC - REV.A - 2024/7/12 PDF 英文下载

【应用】三相全桥1200V SiC MOSFET智能功率模块（IPM）助力电动汽车功率转换器设计

本文讨论了在电动汽车应用的功率转换器设计中选择CISSOID的1200V三相全桥SiC MOSFET智能功率模块（IPM）体系所带来的益处，尤其表现在该体系是一个可扩展的平台系列。该体系利用了低内耗技术，提供IPM这种已整合的解决方案。

应用方案发布时间 : 2021-08-26

上海澜芯半导体成立于2022年6月，是一家专注碳化硅功率器件开发和设计的功率芯片设计公司，团队核心成员均超过15年功率芯片设计开发经验。公司基于完整的自有设计和工艺开发经验，在一年时间内通过快速迭代开发，现已有SiC、超结Mosfet、IGBT等众多成熟产品。

IGBT IGBT模块分立器件 SiC碳化硅芯片 SiC MOSFET MOSFET SiC模块

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澜芯半导体 SiC MOSFET单管选型表

澜芯半导体 SiC MOSFET单管选型：Technology：G2(Fast)/G1(Good EMI)，VDS Max：750-1700V，Typ.RDS(on)@25°C：9.5-3000，Max IDS@25°C ：4-250。

产品型号	品类	Qualification	product Status	Max IDS@25°C	Technology	Typ.RDS(on)@25°C	Junction Temperature	Package	VDS Max
LX2C015N170BY	SiC MOSFET单管	Industrial	2024 MP	100A	G2(Fast)	15mΩ	175°C	TO247-4	1700V

选型表 - 澜芯半导体立即选型

【IC】Littelfuse用于SiC MOSFET和高功率IGBT的创新低侧栅极驱动器IX4352NE

Littelfuse宣布推出IX4352NE低侧SiC MOSFET和IGBT栅极驱动器。这款创新的驱动器专门设计用于驱动工业应用中的碳化硅（SiC）MOSFET和高功率绝缘栅双极晶体管（IGBT）。IX4352NE通过一种新型9A拉/灌电流驱动器扩展了我们广泛的低侧栅极驱动器系列，简化了SiC MOSFET所需的栅极驱动电路。

产品发布时间 : 2024-05-25