CoolSiC? MOSFET G2助力英飛凌革新碳化硅市場

英飛凌憑借CoolSiC MOSFET G2技術(shù)，再度突破極限，實現(xiàn)更高效率、更低功耗，這也使英飛凌在日益發(fā)展且競爭激烈的碳化硅市場，屹立于創(chuàng)新浪潮之巔。在過去三年，碳化硅市場經(jīng)歷了蓬勃發(fā)展，特別是在全球能源轉(zhuǎn)型相關(guān)應用領(lǐng)域，例如，光伏、儲能、電動汽車和電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施。英飛凌CoolSiC產(chǎn)品系列在這些領(lǐng)域大有可為。

Q

CoolSiC MOSFET是被許多應用所青睞的功率半導體。以電動汽車充電站為例，CoolSiC MOSFET將來自電網(wǎng)的電力轉(zhuǎn)換為汽車電池的電能——而且損耗水平明顯低于任何形式的硅基產(chǎn)品。請問CoolSiC MOSFET G2與上一代產(chǎn)品相比，在這方面有什么優(yōu)勢？

A

英飛凌：憑借CoolSiC MOSFET G2技術(shù)，我們再次在降低功耗方面取得了巨大突破。例如，更加高效的G2芯片與更為先進的封裝技術(shù)相結(jié)合，可以將電動汽車快速充電站的功率損耗比上一代產(chǎn)品降低10%。CoolSiC MOSFET G2在光伏、儲能、電機驅(qū)動和工業(yè)電源等其他應用領(lǐng)域，也具有類似的優(yōu)勢。

Q

具體來說這意味著什么？能舉例說明嗎？

A

英飛凌：我們從碳化硅的通用優(yōu)勢講起。與硅基產(chǎn)品相比，碳化硅可將快速充電站的效率提升2%。這可能聽起來算不了什么，但實際上，其節(jié)能效果非常顯著。這種進步將能革新快速充電器的設(shè)計，與硅基解決方案相比，將充電時間縮短25%左右。此外，它還能節(jié)約大量能源。如果為1000萬輛汽車充電，每年就能節(jié)省600 GWh的電量，從而避免20多萬噸二氧化碳的排放，換言之，可以在不增加能源消耗的情況下，為另外20萬輛汽車充電。如今借助我們的CoolSiC MOSFET G2，我們有望將效率再提高0.3%，這意味著，每為1000萬輛汽車充電，每年還能額外節(jié)省大約90 GWh的電量。

Q

CoolSiC MOSFET G2還具有哪些優(yōu)勢？

A

英飛凌：與硅基產(chǎn)品相比，碳化硅的主要優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在功率損耗方面，還體現(xiàn)在功率密度上。在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，碳化硅器件的開關(guān)頻率是最好的硅基產(chǎn)品的三倍，有時甚至更快。因此，系統(tǒng)可以使用更加小巧的磁性元件，從而大幅縮小系統(tǒng)的尺寸，減輕系統(tǒng)的重量。由于使用了更少的材料，產(chǎn)品的設(shè)計更加緊湊，這不僅節(jié)約了成本，也更加環(huán)保。借助CoolSiC MOSFET G2，我們還能大幅提高單個MOSFET產(chǎn)品的功率上限，相比上一代產(chǎn)品，最高可提高60%，具體取決于使用的封裝類型。此外，我們還采用了優(yōu)異的.XT技術(shù)，用于將芯片粘合到封裝上。這種技術(shù)將芯片的瞬態(tài)熱阻降低了25%甚至更高。與傳統(tǒng)的鍵合技術(shù)相比，.XT技術(shù)將芯片性能提高了15%，并其使用壽命延長了80%。這使得我們在分立器件和模塊產(chǎn)品市場上都具備了實實在在的競爭優(yōu)勢。

Q

英飛凌客戶能否輕松地從老一代產(chǎn)品過渡到新一代產(chǎn)品呢？還是說，他們必須對設(shè)計做出大幅變動？

A

英飛凌：我們在規(guī)劃CoolSiC MOSFET G2時，除了確保為客戶大幅提升性價比之外，還確保從設(shè)計的角度，能夠輕松快速地從上一代產(chǎn)品過渡到新一代產(chǎn)品。CoolSiC MOSFET G2的另一項優(yōu)勢在于它更加堅固耐用。作為1200V電壓等級功率器件的特性之一，CoolSiC MOSFET G2的最大工作結(jié)溫從過去的175攝氏度提高到了200攝氏度，這意味著客戶有了更大的靈活性，可以在過載條件下進行開發(fā)設(shè)計。這是上一代產(chǎn)品所不能做到的。

Q

CoolSiC MOSFET G2最有前景的應用是什么？

A

英飛凌：過去三年中，碳化硅市場的蓬勃發(fā)展，為CoolSiC MOSFET G2開辟了廣泛的應用領(lǐng)域，包括工業(yè)、光伏、儲能，以及電動汽車充電領(lǐng)域。CoolSiC MOSFET G2有望開辟全新的應用領(lǐng)域。在新一代產(chǎn)品中，我們再次為分立器件提供標準工業(yè)封裝，例如，TO-247、D2PAK 7-pin，以及頂部散熱封裝。由此可見，第二代CoolSiC MOSFET是真正意義上的全能型產(chǎn)品，用途非常廣泛。

Q

在訪談的最后，我們來簡要地了解一下現(xiàn)狀：如何評價英飛凌目前對碳化硅的部署？

A

英飛凌：英飛凌是第一家將商用碳化硅產(chǎn)品推向市場的公司，于2001年推出了碳化硅二極管。我們在這個領(lǐng)域有著悠久而成功的歷史。就SiC MOSFET而言，英飛凌很早就決定投資溝槽柵結(jié)構(gòu)。這一決定主要有兩個動機：首先，是出于碳化硅的考慮：與平面型相比，垂直SiC晶面的缺陷密度較低，這是SiC材料的普遍特性。因此，與平面型MOSFET相比，溝槽型具有更好的溝道電導率。這也確保了柵極氧化層的可靠性，從而保證最低的SiC MOSFET現(xiàn)場故障FIT率。我們可以使用更厚更可靠的氧化層，因此，可以執(zhí)行更加嚴格的篩選程序，而這正是獲得可媲美硅基產(chǎn)品的可靠性的先決條件。其次，溝槽柵的優(yōu)勢，非常適合未來的可持續(xù)縮小（shrink）技術(shù)路線圖。在功率MOSFET的半導體制造過程中，在垂直維度上的關(guān)鍵尺寸（例如，溝槽長度）比水平維度更好控制。最后，幾乎所有現(xiàn)代硅基器件都是基于溝槽柵結(jié)構(gòu)的，并且已經(jīng)廣泛取代了平面型MOSFET。因此，我們決心放棄乍看上去更加輕松的平面型設(shè)計，而選擇這種需要大量專業(yè)知識的復雜工藝，并取得了成功。在CoolSiC MOSFET G2產(chǎn)品中，英飛凌延續(xù)了上一代器件的出色性能，尤其是其已被驗證的高可靠性的特點。

從應用的角度來看，我們從一開始就專注于汽車以及各種工業(yè)應用。因此，不論是外形尺寸，還是電壓等級方面，我們都擁有市面上最廣泛、最細分的碳化硅產(chǎn)品組合之一。這使得客戶能夠在廣泛的應用場景中，選擇能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性價比的產(chǎn)品，包括具備優(yōu)異性能的硬開關(guān)和軟開關(guān)產(chǎn)品。我們在未來將繼續(xù)堅持這一行之有效的策略。通過擴大我們在居林（正在建設(shè)迄今為止世界上最大的200mm碳化硅生產(chǎn)設(shè)施）的制造能力，以及我們采取的其他措施，我們已經(jīng)找到了應對快速增長的碳化硅市場的正確措施。因此可以說，我們已經(jīng)為未來做好了部署，所有關(guān)鍵要素均已就位，我們將推動碳化硅業(yè)務的發(fā)展，助力英飛凌革新碳化硅市場。