電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠(chéng)）功率器件從硅基向碳化硅的轉(zhuǎn)型，成為了半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域快速發(fā)展的一個(gè)縮影，對(duì)整個(gè)電力電子行業(yè)的發(fā)展具有重大的影響。

碳化硅功率器件彌補(bǔ)了硅基功率器件無法觸及的高度，提升了功率器件的性能和應(yīng)用場(chǎng)景。目前，碳化硅功率器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域與光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用較為普遍，碳化硅功率器件提升了電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，縮短了充電時(shí)間，同時(shí)提高了光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率。在國(guó)家倡導(dǎo)使用清潔能源的政策背景下，碳化硅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有著廣闊的發(fā)展空間和需求。

據(jù)IHS Markit預(yù)測(cè)，至2027年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模有望突破100億美元。隨著電動(dòng)汽車（EV）、光伏發(fā)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，碳化硅功率器件的百億賽道正式開啟，國(guó)產(chǎn)碳化硅企業(yè)迅速就位。

華潤(rùn)微國(guó)內(nèi)功率器件龍頭企業(yè)

華潤(rùn)微是國(guó)內(nèi)功率器件、產(chǎn)品解決方案的主要提供商。擁有多條晶圓產(chǎn)線，具有獨(dú)立完成晶圓制造、封裝、芯片測(cè)試的能力。在功率器件方面，華潤(rùn)微掌握了溝槽型SBD先進(jìn)的功率器件設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)工藝。據(jù)華潤(rùn)微2021上半年財(cái)報(bào)顯示，上半年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收44.55億元，同比增長(zhǎng)45.43%。其中，功率器件是營(yíng)收增長(zhǎng)的主要來源。

從官網(wǎng)信息顯示來看，華潤(rùn)微的碳化硅功率器件目前只有電壓等級(jí)為650V和1200V的碳化硅二極管兩種品類，碳化硅MOSFET還并未正式推出。華潤(rùn)微650V和1200V的碳化硅二極管均屬于工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，額定電流覆蓋了2A至40A，可以滿足客戶對(duì)不同電壓、電流的需求，產(chǎn)品主要是面向光伏發(fā)電、UPS、汽車充電樁等應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)，華潤(rùn)微官方表示，工業(yè)級(jí)的碳化硅二極管也可在車載高壓OBC產(chǎn)品中應(yīng)用。在產(chǎn)能方面，華潤(rùn)微的碳化硅二極管是在自有的6英寸晶圓產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)的，出貨量穩(wěn)定，保證了市場(chǎng)貨源的充足。目前，華潤(rùn)微正在研究的第四代碳化硅二極管產(chǎn)品，在技術(shù)上獲得了新的突破，產(chǎn)品綜合性能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與世界水平平齊。

碳化硅MOSFET方面，此前已有媒體報(bào)道，華潤(rùn)微的碳化硅MOSFET將于11月的第一個(gè)周末發(fā)布，補(bǔ)齊華潤(rùn)微在碳化硅領(lǐng)域的產(chǎn)品空缺，但遲遲未見新品的露面。11月11日，據(jù)電子發(fā)燒友網(wǎng)記者了解到，原本定于11月，在重慶發(fā)布的碳化硅MOSFET，因疫情影響新品發(fā)布延期，預(yù)計(jì)新品碳化硅MOSFET將會(huì)在12月推出。

碳化硅晶圓產(chǎn)線方面，在其他國(guó)內(nèi)企業(yè)還在積極布局碳化硅產(chǎn)業(yè)時(shí)，華潤(rùn)微的6英寸晶圓產(chǎn)線在2020年下半年就已經(jīng)進(jìn)入了投產(chǎn)狀態(tài)，該產(chǎn)線按計(jì)劃，月產(chǎn)能在1000片左右。

泰科天潤(rùn)國(guó)內(nèi)碳化硅功率器件倡導(dǎo)者

泰科天潤(rùn)，碳化硅功率器件解決方案的主要提供商，近年來不斷融資，擴(kuò)大碳化硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模，推動(dòng)國(guó)內(nèi)碳化硅在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。泰科天潤(rùn)采用的是IDM的生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線的自主可控。

泰科天潤(rùn)通過專有的設(shè)計(jì)技術(shù)，利用溝槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)碳化硅肖特基二極管，既保證了阻斷電壓的大小，還增大了二極管陽(yáng)極區(qū)域的接觸面積。進(jìn)而降低了二極管的導(dǎo)通電阻，減小了系統(tǒng)損耗。泰科天潤(rùn)的碳化硅肖特基二極管有600V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50、3300V/0.6A-50A，4個(gè)不同電壓等級(jí)系列的產(chǎn)品。其中，第四代電壓等級(jí)為1200V的碳化硅肖特基二極管通過了AEC-Q101車規(guī)級(jí)可靠性認(rèn)證。同時(shí)，泰科天潤(rùn)第五代650V的碳化硅肖特基二極管G51XT，采用了SOD-123的封裝，厚度只有1mm，是全球首款最小的碳化硅二極管，這款產(chǎn)品很好地解決了寄生電感的問題。因?yàn)轶w積較小的優(yōu)勢(shì)，非常適合應(yīng)用于手機(jī)電源適配器等對(duì)器件體積要求嚴(yán)格的器件中。

泰科天潤(rùn)的碳化硅功率器件，與同等電壓等級(jí)下其他廠商的產(chǎn)品相比，泰科天潤(rùn)的產(chǎn)品面積更小，在不改變產(chǎn)品面積的前提下，通過優(yōu)化，碳化硅功率器件的抗浪涌能力能達(dá)到10倍甚至更高。

在產(chǎn)能方面，泰科天潤(rùn)目前有兩條晶圓產(chǎn)線，分別為4英寸和6英寸的碳化硅晶圓產(chǎn)線處于運(yùn)行狀態(tài)，這兩條產(chǎn)線的晶圓制造良率都控制在了90%以上。其中，湖南的6英寸產(chǎn)線計(jì)劃年產(chǎn)能6萬片，據(jù)預(yù)計(jì)，將會(huì)帶來13億的年產(chǎn)值。

基本半導(dǎo)體國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)

基本半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)，有著國(guó)內(nèi)外多位知名高校和研究機(jī)構(gòu)的博士帶隊(duì)，該企業(yè)的業(yè)務(wù)主要是面向碳化硅功率器件材料的生產(chǎn)、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造以及封測(cè)。基本半導(dǎo)體采用IDM的垂直產(chǎn)業(yè)模式，加快企業(yè)在碳化硅領(lǐng)域站穩(wěn)腳步。

在碳化硅二極管方面，基本半導(dǎo)體基于自身在碳化硅外延層的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了B1D10K02Q。B1D10K02Q是一款碳化硅PiN二極管，這款二極管的能承受10kV的反向電壓，阻斷電壓為14kV，與傳統(tǒng)的二極管相比，這款芯片的開關(guān)頻率更快。在高壓系統(tǒng)中應(yīng)用能夠降低元器件的使用數(shù)量，降低電路的設(shè)計(jì)難度，提高系統(tǒng)的可靠性。B1D10K02Q采用的是4英寸的晶圓產(chǎn)線，產(chǎn)品良率可達(dá)到90%以上。

為順應(yīng)市場(chǎng)的需求，基本半導(dǎo)體還推出了，采用SMBF封裝小尺寸的碳化硅肖特基二極管B2D04065V，面積僅為19平方毫米，主要應(yīng)用于快充電源適配器中。B2D04065V的電壓等級(jí)為650V，正向?qū)妷簽?.35V，為降低碳化硅肖特基二極管的浪涌電壓和高溫工作狀態(tài)的系統(tǒng)損耗問題，采用了襯底減薄工藝。同時(shí)該工藝的加入，在晶圓生產(chǎn)過程中還可以減少傳片時(shí)晶圓發(fā)生缺口或裂縫等情況，從而提升晶圓制造的良率。
基本半導(dǎo)體的碳化硅MOSFET，大多集中在1200V的電壓等級(jí)，額定電流在20A至114A之間?；景雽?dǎo)體1200V的碳化硅MOSFET具有較高的可靠性，主要體現(xiàn)在高柵氧壽命、穩(wěn)定的高擊穿電壓、短路耐受等方面?；景雽?dǎo)體1200V的碳化硅MOSFET的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為10MV/cm，據(jù)官方表示，在負(fù)關(guān)斷電壓為20V的應(yīng)用中，柵氧壽命在200年以上。同時(shí)，1200V碳化硅MOSFET的實(shí)際最高耐壓值為1528V，即使在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)尖峰電流，對(duì)系統(tǒng)的影響也不大。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，基本半導(dǎo)體對(duì)1200V碳化硅MOSFET進(jìn)行了優(yōu)化，將產(chǎn)品短路的耐受時(shí)間提升至6μs，進(jìn)一步保護(hù)了系統(tǒng)的安全性。

在晶圓產(chǎn)線布局方面，基本半導(dǎo)體的深圳坪山的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地和南京制造基地，在2020年相繼開工，南京基地預(yù)計(jì)2021年年底開始投產(chǎn)，坪山基地預(yù)計(jì)2022年投產(chǎn)，這兩個(gè)基地均有碳化硅產(chǎn)品的生產(chǎn)，屆時(shí)國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)能將會(huì)有所提升。

結(jié)語(yǔ)

如今，碳化硅功率器件市場(chǎng)需求爆發(fā)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也抓住了碳化硅發(fā)展的風(fēng)口，大力發(fā)展碳化硅功率器件。同時(shí)，國(guó)內(nèi)很多碳化硅企業(yè)都采用IDM的垂直產(chǎn)業(yè)模式，加速碳化硅功率器件產(chǎn)業(yè)的布局，瓜分市場(chǎng)紅利。