安森美半導(dǎo)體在功率SiC市場(chǎng)的現(xiàn)狀與未來

安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）是功率電子領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一，在SiC功率器件領(lǐng)域的地位正在迅速攀升。近日，Yole首席分析師Hong Lin博士有幸采訪了安森美半導(dǎo)體高級(jí)董事兼總經(jīng)理Bret Zahn。通過本次訪談，Yole希望與您分享安森美半導(dǎo)體在功率SiC市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀和發(fā)展愿景。

Hong Lin（以下簡(jiǎn)稱HL）：您好！首先請(qǐng)您做一下自我介紹，您在安森美半導(dǎo)體的主要職責(zé)有哪些？

Bret Zahn（以下簡(jiǎn)稱BZ）：我是Bret Zahn，是安森美半導(dǎo)體三個(gè)業(yè)務(wù)部門的高級(jí)董事兼總經(jīng)理，這些業(yè)務(wù)具體包括：低壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）（≤40V）、電池保護(hù)MOSFET和寬帶隙產(chǎn)品（包括SiC和GaN）。

HL：請(qǐng)您簡(jiǎn)要介紹一下安森美半導(dǎo)體的業(yè)務(wù)情況，特別是在SiC領(lǐng)域？

BZ：安森美半導(dǎo)體旨在成為頂級(jí)SiC供應(yīng)商之一，提供從晶體生長(zhǎng)到成品的完整垂直整合，包括用于工業(yè)和汽車市場(chǎng)的芯片、分立器件以及模塊產(chǎn)品。

安森美半導(dǎo)體有機(jī)和無機(jī)增長(zhǎng)策略正在齊頭并進(jìn)，以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)成長(zhǎng)為頂級(jí)SiC供應(yīng)商。

HL：目前，由安森美半導(dǎo)體開發(fā)并已上市銷售的SiC產(chǎn)品主要有哪些？

BZ：自2016年始，我們就發(fā)布了650V和1200V二極管產(chǎn)品組合，并在2019年7月首次發(fā)布1700V二極管產(chǎn)品組合。

對(duì)于MOSFET，我們?cè)?018年12月發(fā)布了初代1200V產(chǎn)品，2019年下半年將發(fā)布更多版本的新產(chǎn)品，此外，還有新的900V MOSFET產(chǎn)品同時(shí)發(fā)布。

自2018年初以來，安森美半導(dǎo)體一直在向市場(chǎng)銷售混合SiC工業(yè)模塊，并將于2019年第四季度開始銷售全SiC工業(yè)模塊。

安森美半導(dǎo)體將在2020年向市場(chǎng)推出全SiC汽車模塊產(chǎn)品組合。

HL：你們?cè)陂_發(fā)此類產(chǎn)品時(shí)遇到了哪些具體的困難或挑戰(zhàn)？

BZ：一項(xiàng)新技術(shù)引入大規(guī)模生產(chǎn)總會(huì)面臨各種各樣的挑戰(zhàn)，包括從實(shí)際開發(fā)，到提高客戶信心和市場(chǎng)應(yīng)用所需要的品質(zhì)和可靠性數(shù)據(jù)等。SiC已經(jīng)在功率電子市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

數(shù)十年來業(yè)界首次開始采用基于非硅材料的技術(shù)。在開發(fā)基于SiC的技術(shù)時(shí)，從制造到應(yīng)用測(cè)試，開發(fā)鏈條中的所有環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行重新評(píng)估。

例如，開發(fā)大尺寸芯片SiC MOSFET已被證明是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，除安森美半導(dǎo)體之外只有一家公司已經(jīng)設(shè)法解決。除了由于SiC晶圓中存在的固有缺陷導(dǎo)致的良率復(fù)雜性，傳統(tǒng)封裝（例如TO-247）中SiC芯片的新機(jī)械應(yīng)力特性也會(huì)帶來挑戰(zhàn)。另一個(gè)挑戰(zhàn)是需要開發(fā)不僅具有靜態(tài)穩(wěn)健性，還可以應(yīng)對(duì)前所未有的高電壓變化率（dv/dt）的氧化物。

經(jīng)過短時(shí)間的大量努力，安森美半導(dǎo)體已經(jīng)成功解決眾多挑戰(zhàn)，為市場(chǎng)提供了高度可靠的二極管和MOSFET器件產(chǎn)品組合。

HL：目前，安森美半導(dǎo)體通過其SiC解決方案解決了哪些細(xì)分市場(chǎng)的需求？

BZ：安森美半導(dǎo)體是廣泛Si基電源管理元件的領(lǐng)先供應(yīng)商，并計(jì)劃利用我們的SiC產(chǎn)品延續(xù)這一市場(chǎng)策略。

目前，我們?yōu)闈M足工業(yè)和汽車領(lǐng)域的多種應(yīng)用需求提供SiC器件。通過與許多轉(zhuǎn)向SiC應(yīng)用的客戶合作，我們將繼續(xù)根據(jù)需要更新并擴(kuò)展我們的產(chǎn)品組合，以支持所有關(guān)鍵的SiC細(xì)分市場(chǎng)。

HL：Yole認(rèn)為全SiC模塊是未來的發(fā)展方向，將成為SiC器件市場(chǎng)的重要組成部分。對(duì)此，您怎么看？目前，全SiC模塊的發(fā)展?fàn)顩r如何？

BZ：向全SiC模塊的發(fā)展正在加速，不同的細(xì)分市場(chǎng)有各自的發(fā)展路徑。

例如，光伏（PV）逆變器市場(chǎng)應(yīng)用混合SiC模塊已經(jīng)至少2年了，2019年已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向全SiC模塊。

汽車市場(chǎng)似乎正朝著全SiC模塊的整合方向發(fā)展，跳過了從混合SiC模塊向全SiC模塊演進(jìn)的過程。

鑒于光伏市場(chǎng)目前對(duì)全SiC模塊的應(yīng)用，以及電動(dòng)汽車市場(chǎng)的增長(zhǎng)預(yù)期，我完全贊同未來的全SiC模塊市場(chǎng)將遠(yuǎn)大于目前的市場(chǎng)份額。

HL：就您看來，接下來會(huì)如何發(fā)展？

BZ：我認(rèn)為SiC市場(chǎng)下一步的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)IGBT成本平價(jià)。加速成本平價(jià)（及更低）的關(guān)鍵是完全垂直整合，因此，安森美半導(dǎo)體的目標(biāo)是盡快實(shí)現(xiàn)完全垂直整合。

HL：作為領(lǐng)先的功率半導(dǎo)體廠商之一，安森美半導(dǎo)體如何評(píng)價(jià)SiC MOSFET和IGBT之間的競(jìng)爭(zhēng)？特別是對(duì)于汽車市場(chǎng)？

BZ：電動(dòng)汽車市場(chǎng)已經(jīng)展現(xiàn)出對(duì)SiC解決方案的巨大興趣。對(duì)于電動(dòng)汽車牽引應(yīng)用，SiC解決方案在尺寸、重量和效率增益等方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到充分證明，這就是為什么汽車市場(chǎng)正在跳過混合SiC模塊解決方案，快速向全SiC模塊解決方案邁進(jìn)。

SiC已經(jīng)為許多汽車應(yīng)用提供了“系統(tǒng)級(jí)”成本效益。一旦SiC可以在器件級(jí)實(shí)現(xiàn)與IGBT的成本平價(jià)，更高的效率結(jié)合更低的價(jià)格所帶來的優(yōu)勢(shì)肯定難以拒絕。

HL：在您看來SiC生態(tài)系統(tǒng)與Si生態(tài)系統(tǒng)相比，有何特別之處？

BZ：與Si相比，圍繞SiC開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)需要一系列改變。簡(jiǎn)單來說，例如MOSFET之類的SiC有源器件首先就需要新的驅(qū)動(dòng)器。

重新利用傳統(tǒng)IGBT驅(qū)動(dòng)器，甚至將其作為賣點(diǎn)，你可以這樣做，但是是錯(cuò)誤的營(yíng)銷。SiC MOSFET具有很不同的輸入阻抗、柵極電荷以及動(dòng)態(tài)速率（ON和OFF、dv/dt和di/dt）。商用IGBT或超級(jí)結(jié)MOSFET驅(qū)動(dòng)器無法提供驅(qū)動(dòng)峰值性能下SiC MOSFET的必要性能。此外，SiC MOSFET的短路特性和經(jīng)常需要的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)需要更強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)器。

然而，門極驅(qū)動(dòng)并不是SiC生態(tài)系統(tǒng)中唯一需要真正重新設(shè)計(jì)的“鏈條”?；赟iC的生態(tài)系統(tǒng)還必須包含模塊。模塊將成為需要功率≥20kW的市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。談到模塊，如果不重新考量SiC提供的電感要求和熱優(yōu)勢(shì)，就無法成功推出產(chǎn)品。盡管可以重復(fù)使用Si模塊的外殼和形狀尺寸，但是需要對(duì)模塊內(nèi)部進(jìn)行重大的重新設(shè)計(jì)以支持SiC。

此外，得以真正為客戶提供支持的完整生態(tài)系統(tǒng)的另一個(gè)重要部分是先進(jìn)的SPICE模型。基于經(jīng)典曲線量測(cè)的SPICE模型不能提供相同的真實(shí)度和精度，無法滿足現(xiàn)代功率級(jí)仿真的需要，不能捕捉SiC器件的特性。設(shè)計(jì)人員需要穩(wěn)健、模擬速度快的模型，并提供反映SiC切換和熱參數(shù)的真實(shí)數(shù)據(jù)。