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近年來，SiC市場增長驚人。Yole報(bào)告預(yù)測，到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元。SiC憑借高耐壓、低損耗、高效率等優(yōu)勢讓功率器件得以突破傳統(tǒng)硅的極限，在諸多領(lǐng)域有著不可替代的地位，尤其是在當(dāng)下熱門的汽車領(lǐng)域。SiC在電動(dòng)汽車包括電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力節(jié)能汽車方面的應(yīng)用最為迅猛，并且市場需求還在持續(xù)增長。這樣巨大的市場和發(fā)展?jié)摿ξ烁鞔蟀雽?dǎo)體廠商爭相入場布局。

近日，我愛方案網(wǎng)受邀參加全球知名半導(dǎo)體制造商羅姆（ROHM）在深圳舉辦“SiC功率元器件市場動(dòng)向和羅姆產(chǎn)品戰(zhàn)略分享”媒體沙龍。會(huì)議上，羅姆半導(dǎo)體（深圳）技術(shù)中心經(jīng)理蘇勇錦針對碳化硅（SiC）技術(shù)在新能源汽車市場的發(fā)展進(jìn)行深入分析，并詳細(xì)介紹了羅姆在碳化硅方面的技術(shù)成果和產(chǎn)品戰(zhàn)略。

羅姆半導(dǎo)體（深圳）技術(shù)中心經(jīng)理蘇勇錦

新能源汽車的三大不可逆轉(zhuǎn)趨勢

在蘇勇錦看來，新能源汽車的發(fā)展方向主要有以下三點(diǎn)：

一是提高行駛歷程。增加電動(dòng)車?yán)锍痰淖钣行У姆椒ㄊ侵苯影央姵匕娜萘考哟?，不過整車的成本提升比較多；

二是縮短充電時(shí)間。這個(gè)最直接有效的方法是把做大充電樁的功率或者OBC的功率；

三是增大電池電壓。在高壓電池環(huán)境里能夠把充電電纜以及內(nèi)部線材的重量降低，最終能讓汽車更輕，在相同的電池容量下可以跑得更遠(yuǎn)。

這幾大發(fā)展趨勢對半導(dǎo)體器件會(huì)有更高的要求。蘇勇錦表示，要提升里程，其實(shí)可以通過提升OBC的效率或者主機(jī)逆變器的效率就來實(shí)現(xiàn)。但是硅的使用有一定的上限，提升幾十公里沒問題，但是如果要再進(jìn)一步提升就會(huì)面臨極限的問題。也就是說傳統(tǒng)硅器件達(dá)到一定耐壓之后，硅的導(dǎo)硅內(nèi)部、開關(guān)特性便急劇下降。

羅姆的第三代碳化硅器件正是針對此痛點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)，這些產(chǎn)品能夠突破傳統(tǒng)硅的極限，很好地滿足這么一個(gè)應(yīng)用場景。

碳化硅加持，2026年大部分車型有望實(shí)現(xiàn)正向經(jīng)濟(jì)收益

在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，前幾年更多的是集中在車載充電器（OBC）和降壓轉(zhuǎn)換器（DCDC）上，不過未來三到五年內(nèi)，碳化硅逆變器（電控）在電控市場上將會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)性的增長。羅姆預(yù)測在2021年或者是2020年，國內(nèi)將會(huì)有出現(xiàn)一些廠家直接在主機(jī)逆變器上應(yīng)用純碳化硅器件。

羅姆在新能源汽車方面的產(chǎn)品重點(diǎn)布局也從OBC和DCDC轉(zhuǎn)移到逆變器上。該公司曾經(jīng)贊助一家名為“Venturi”的Formula E車隊(duì)，并為他們提供技術(shù)支持。羅姆把自家的碳化硅產(chǎn)品應(yīng)用在他們的賽車電控系統(tǒng)上，使得車子的重量和尺寸得以減小，因此車子可以跑得更快更遠(yuǎn)。

Sic逆變器是未來發(fā)展的方向，那么，對汽車廠商來說何時(shí)能實(shí)現(xiàn)收益呢？

Sic vs.Si逆變器的經(jīng)濟(jì)收益

羅姆以2025年為時(shí)間點(diǎn)設(shè)計(jì)了一個(gè)關(guān)于Sic經(jīng)濟(jì)收益的圖表解答了這個(gè)問題。

圖表中的藍(lán)色直線和紅色直線是所謂碳化硅優(yōu)勢的一個(gè)區(qū)分線。直線和坐標(biāo)軸虛線交接處的上方代表的是給整車帶來正向經(jīng)濟(jì)效益，下方則代表負(fù)向經(jīng)濟(jì)效益。比如，對于電池包大于40-50K一千瓦時(shí)的車型上面，使用600安的碳化硅模塊，就可以達(dá)成正向經(jīng)濟(jì)效益，而位于負(fù)經(jīng)濟(jì)效益區(qū)的車型使用碳化硅產(chǎn)品則不會(huì)有太好的效益。

蘇勇錦解釋說，“全球各地的車型不同，Sic的經(jīng)濟(jì)效益也不同。我們用紅色點(diǎn)表示中國車型，橙色點(diǎn)表示日本和韓國的車型，淡黃色點(diǎn)代表歐洲車型。我們可以看到，500V的車型中，到2021年可能還只有一小部分的車型能夠達(dá)到正的經(jīng)濟(jì)效益，但是到了2026年，基本上80%以上的500V車型也都能達(dá)到實(shí)現(xiàn)正向經(jīng)濟(jì)收益。顯然，隨著電池包的成本不斷下降，碳化硅的成本不斷下降，車子的經(jīng)濟(jì)收益將會(huì)越來越明顯?！?/p>

押注碳化硅，羅姆強(qiáng)化生產(chǎn)保證產(chǎn)品長期穩(wěn)定供給

羅姆重點(diǎn)發(fā)展的碳化硅產(chǎn)品包括分立器件、全碳化硅功率模塊、芯片等等。

分立器件產(chǎn)品陣容分為兩大塊的產(chǎn)品，肖特基二極管和MOSFET。

肖特基二極管產(chǎn)品分為兩類，第二代和第三代。肖特基二極管第二代總共650V，從6安培到40安培，1200V，5安培到40安培。第三代JBS構(gòu)造的肖特基二極管，有650V的產(chǎn)品，從2安培到20安培的產(chǎn)品。2019年，羅姆將推出第三代六英寸產(chǎn)品，擴(kuò)充一些650V，做出1200V的產(chǎn)品。

MOSFET分為平面型的第二代、溝槽型第三代的產(chǎn)品。第二代產(chǎn)品基本上集中在1200V的耐壓，高的有450毫歐，最低的有80毫歐。第三代的產(chǎn)品線是最全的，650V、120毫歐都有，最低能做到17毫歐。1200V、160毫歐可以做到22毫歐這么一個(gè)比較權(quán)威的產(chǎn)品陣容。

羅姆已經(jīng)于2018年完成第二代MOSFET的六英寸轉(zhuǎn)換，第三代將會(huì)在今年做一些新的封裝，比如貼片的TO-263 7PIN、TO-247 4PIN的產(chǎn)品。另外，羅姆還將慢慢把第三代MOSFET轉(zhuǎn)成六英寸。羅姆接下來將推出更有競爭力的第四代產(chǎn)品系列，產(chǎn)品工藝比第三代還要更先進(jìn)，并朝著更低導(dǎo)不變和更高開關(guān)速度發(fā)展。今年可能會(huì)推出非車規(guī)的樣品，車載的工藝將在2020年左右推出。

全碳化硅功率模塊產(chǎn)品方面，羅姆做了三種封裝類型：C型、E型、G型。這三者的區(qū)別在于封裝尺寸的大小，尺寸越大可以容納的芯片越多，電流可以做得更大。羅姆現(xiàn)有的產(chǎn)品主要集中在1200V，最小的電流80安培，最大的電流600安培。電動(dòng)構(gòu)造包括半橋的，包括升壓和降壓的構(gòu)造都有。

為了保證產(chǎn)品能長期穩(wěn)定地供給，羅姆在日本及東南亞建設(shè)工廠強(qiáng)化生產(chǎn)。比如2019年4月在日本動(dòng)工建設(shè)了阿波羅工廠，該工廠主要是用在碳化硅的前工程，大概在2021年就會(huì)投入使用。

結(jié)語

事實(shí)上，羅姆早在2000年就開始研究碳化硅，真正取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展是2009年。這一年，羅姆全資收購了歐洲最大的一個(gè)碳化硅晶圓廠家SiCrystal。從此，羅姆從晶棒到晶圓再到封測，開始實(shí)現(xiàn)一條龍生產(chǎn)體系。2010年，羅姆量產(chǎn)了碳化硅的肖特基，全球首發(fā)碳化硅的MOS產(chǎn)品。2012年，羅姆全球首發(fā)全碳化硅的功率模塊。

目前能做到一條龍生產(chǎn)體系的廠家在全球也是寥寥無幾，羅姆是其中的一家。正是這種具備垂直整合生產(chǎn)的能力成為羅姆后期發(fā)展的一大優(yōu)勢。

羅姆過去一年(2018年4月-2019年的3月)的銷售額約為4000億日幣。其中，汽車電子跟工控設(shè)備的營業(yè)額占47%，預(yù)測該比例將會(huì)在2020年超過50%，這剛好符合羅姆的市場戰(zhàn)略，即重點(diǎn)發(fā)展汽車電子以及工控市場。SiC對這兩個(gè)市場發(fā)展的重要性不言而喻，因此，發(fā)展SiC是羅姆押注這兩個(gè)市場的關(guān)鍵，尤其是汽車電子市場。而中國作為一個(gè)新能源汽車發(fā)展大國，毫無疑問將會(huì)被羅姆作為重點(diǎn)市場來開拓和發(fā)展。