派恩杰·苏州大会主题演讲 | 碳化硅功率器件的技术现状与发展趋势

时间： 2024-05-29 来源：派恩杰半导体公众号

代理服务

技术支持

批量订货

2024年5月22日-23日，由雅时国际（ACT International）主办的“2024半导体先进技术创新发展和机遇大会”于苏州召开，会议针对“化合物半导体材料与制备工艺、功率电力电子器件封装及应用技术、半导体制造与先进封装”这些行业热点话题展开产业高端对话。派恩杰作为第三代半导体领先品牌，拥有深厚的技术底蕴和全面的产业链优势，在碳化硅领域拥有深厚的量产经验，2023年已成功上车100多万辆新能源汽车。

本次受邀参会并于5月23日上午由派恩杰·雷洋博士做出主题演讲，与大家分享交流碳化硅芯片上车经验的综合性能优势。

会上，雷洋博士就“①SiC MOSFET应用发展趋势、②SiC MOSFET的技术路线对比、③SiC MOSFET新型封装技术”三大模块论点进行了针对性客观分享，并与会上广大业内同仁共同进行了热烈的交流与见解探讨。

SiC MOSFET应用发展趋势

据雷洋博士分享，通过YOLE的市场数据，碳化硅功率器件的需求呈现逐年增长的趋势，其在转换容量、转换效率等方面的核心需求已成为用户关注的重点。碳化硅MOSFET替代IGBT，可以通过进一步发挥碳化硅器件耐压高的优势实现。另外，碳化硅MOSFET的开关损耗优势也为其在车载应用中带来了明显的经济效益。

SiC MOSFET的技术路线对比

碳化硅MOSFET的价格在近两年明显降低，主要得益于产业链的蓬勃发展和原材料成本的下降。碳化硅MOSFET主要采用平面栅结构、双沟槽结构和半包沟槽结构三种技术路线，其中平面栅结构的优势在于可靠及稳定，双沟槽结构的优势在于沟道密度高，半包沟槽结构虽不具有沟道密度优势，但栅氧层较厚，Cgd较小。平面栅结构工艺已非常成熟，沟槽栅结构的工艺近年来有快速发展，市场份额明显增加，但是最终的优选方案还需要市场进一步验证。从功率半导体器件领域的发展路径来讲，提高功率半导体性能需要缩小元胞尺寸，增大沟道密度。碳化硅材料的击穿场强是硅材料的10倍，设计650V的碳化硅MOSFET与设计65V的硅MOSFET相似，设计1200V的碳化硅MOSFET与设计120V的硅MOSFET相似，因此我们可以参考低压硅MOSFET的发展路径。

在上世纪80年代，平面栅工艺硅MOSFET的元胞尺寸大概在20-30微米，但由于硅材料有扩散效应，无法进一步缩减元胞尺寸，因此只能通过沟槽栅结构进一步缩减元胞尺寸，而SGT结构又进一步解决了沟槽栅Cgd较大的问题。目前，市场上主流的碳化硅器件技术迭代路径基本上都是朝着元胞尺寸缩小的方向，派恩杰半导体在2019年推出的元胞尺寸4.8微米的碳化硅MOSFET量产产品，产品性能至今仍然保持领先。派恩杰半导体所独有的全套碳化硅流片工艺自主知识产权，支持在平面栅结构的技术路线上进一步缩小元胞尺寸，并将在今年推出新一代元胞尺寸更小的碳化硅MOSFET产品，使沟道密度显著提升，实现更高的载流能力和可靠性。

虽然沟槽栅结构在沟道密度上具有优势，但是其导通电阻随温度的变化较大，高温下的导通电阻会明显升高，其主要原因是沟槽栅结构的漂移区电阻占比较大，使总导通电阻的正温度系数较大导致。此外，4H-SiC晶体结构由于具有各向异性，平面栅结构的栅面与沟槽栅结构的栅面的性质有比较大的区别。平面栅的缺陷容易钝化，因此性质相对稳定。沟槽栅的缺陷难以钝化，因此寄生电荷就会对于Vth等参数产生较大的影响。最后，雷洋博士针对碳化硅MOSFET在桥式电路应用中的串扰问题做出了分析，并指出了沟槽栅结构的Cgs/Cgd相对较小，而平面栅结构的Cgs/Cgd相对较大，因此平面栅结构的抗串扰能力更强，驱动电路的设计更为容易。

SiC MOSFET新型封装技术

雷洋博士介绍，碳化硅MOSFET的先进封装技术的发展趋势包括提高耐压、提高载流能力、降低开关损耗等几个方向。同时，也关注到新型封装技术在量产时带来的一些好处，并提出了一种新型封装形式——内绝缘型顶部散热表贴封装。此外，分享中雷洋博士还介绍了派恩杰半导体的产品和服务，包括碳化硅MOSFET、碳化硅SBD和氮化镓HEMT等产品，并计划于2024年推出首款2000伏的碳化硅MOSFET产品。

会上，派恩杰·雷洋博士与业内各界专业人士互通想法、共议趋势，从专业聊到发展，从发展聊到合作，派恩杰期待下次与大家有更多交流探讨的机会，共同在半导体领域同行更远、探索更深。

展会精彩集锦

关于派恩杰

知行合一，创造价值

中国第三代半导体功率器件的领先品牌

专注宽禁带半导体研发、设计和产业化

主营车规级碳化硅MOSFET、碳化硅SBD和氮化镓功率器件

拥有国内最全碳化硅功率器件目录

黄兴博士

派恩杰总裁 &技术总监

师承IGBT发明者Dr. B.Jayant Baliga与发射极关断晶闸管发明者Dr.Alex Q.Huang。2018年创建派恩杰半导体（杭州）有限公司，领导派恩杰成为全球第一家量产元胞尺寸小于5μm的平面栅碳化硅MOSFET供应商，获得国际新能源龙头企业认可并收获直供订单，完成数亿元融资。黄兴博士著有10余篇科技论文，超350次引用，并拥有40余项专利，是碳化硅研发及应用领域的资深专家。

派恩杰半导体

成立于2018年9月的第三代半导体功率器件设计和方案商，国际标准委员会JC-70会议的主要成员之一，参与制定宽禁带半导体功率器件国际标准。发布了100余款650V/1200V/1700V SiC SBD、SiC MOSFET、GaN HEMT功率器件，其中SiC MOSFET芯片已大规模导入国产新能源整车厂和Tier 1，其余产品广泛用于大数据中心、超级计算与区块链、5G通信基站、储能/充电桩、微型光伏、城际高速铁路和城际轨道交通、家用电器以及特高压、航空航天、工业特种电源、UPS、电机驱动等领域。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由玉鹤甘茗转载自派恩杰半导体公众号，原文标题为:派恩杰·苏州大会主题演讲 | 碳化硅功率器件的技术现状与发展趋势，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

瞻芯电子参与编制SiC MOSFET可靠性和动态开关测试标准，助推行业技术共识

为了让测试足够精准和稳定，需要定量的技术规范和测试方法。瞻芯电子结合长期的测试开发经验，参与编制了《SiC MOSFETs动态开关损耗测试方法》标准，以助推行业形成广泛的技术共识，实现有效的溯源和评比。

2024-12-03 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

派恩杰首推2000V SiC MOSFET成功通过HV-H3TRB加严可靠性考核！

产品不停迭代、技术不断升级，派恩杰在2024年第三季度首次推出2000V 45m2 SiC MOSFET产品。本次首推2000V 45mΩ SiC MOSFET已经成功通过HV-H3TRB考核，且经历HV-H3TRB考核后器件各项电性参数均无显著变化，充分证明其在极端运行环境下的优良耐受能力，确保在实际应用中的稳定性和安全性。

2024-11-27 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

瞻芯电子累计交付SiC MOSFET产品1000万颗以上，产品的长期可靠性得到市场验证

近日，自2020年正式发布第一代碳化硅(SiC) MOSFET产品以来，瞻芯电子累计交付SiC MOSFET产品1000万颗以上，其中包含近400万颗车规级产品应用在新能源汽车市场，标志着产品的长期可靠性得到了市场验证。

2024-09-29 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

新能源汽车碳化硅800V平台架构优势及实现方式解析

受限于硅基IGBT的工作频率和偏大的元件尺寸，目前大部分新能源车产品采用的是400V平台。随着碳化硅半导体技术的发展，越来越多车企打造出基于碳化硅的800V甚至更高的高压平台。SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

2024-05-22 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

SiC模块先进DTS+Cu Bonding工艺，解决车规可靠性最后一块拼图？

半导体技术的进步，特别是碳化硅，产生了具有高功率密度的器件，并允许器件在明显更高的结温度下运行。互连技术在设备和组件的不间断运行中起着重要的作用。以DTS技术和铜线键合的功率模块，可作为新一代基于碳化硅的高功率模块提供有效的技术支持。

2024-07-23 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

中国新能源汽车的几何式发展，倒推SiC碳化硅市场扩张

近年来，中国新能源汽车市场发展迅猛。根据中汽协数据显示，2023年，中国新能源汽车销量达到了949.5万辆，同比增长37.9%。预计2024年，中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆，并占据全球新能源汽车总销量的约60%。新能源汽车的迅猛发展，倒推车规级碳化硅SiC功率器件的需求也呈井喷式增长。

2024-12-04 - 行业资讯代理服务技术支持批量订货