近日，罗姆半导体（ROHM Semiconductor）在北京举办了一场SiC功率器件主题的媒体沙龙。作为最早一批将SiC功率元器件量产化的厂商之一，罗姆在2010年成功量产了SiC-DMOS。这次见面会上，罗姆半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德建先生为大家详细介绍了SiC，并将它与传统Si功率器件性能进行了对比，最后介绍了当前SiC市场的动向，和罗姆在该领域的产品布局和战略。

罗姆半导体(北京)有限公司技术中心所长水原德建先生

什么是碳化硅（SiC）？优势有哪些？

碳化硅是以1:1的比例，用硅和碳生成的化合物。它特别硬，最硬的钻石硬度是15，碳化硅是13。半导体功率元器件中的材料，现在主要以这三种材料为基础，用得最多的是硅，另外是碳化硅，还有就是氮化镓。

碳化硅相比于硅，首先击穿场强度会更强一些，耐电压更高，所以它可以做成高压产品，这是第一个好处。第二碳化硅的熔点更高，可以耐高温，大约是硅的3倍以上。第三，碳化硅的电子饱和速度会更快。所以它的频率可以做的更高。第四，碳化硅的热传导性很高，更容易冷却。最后，它的禁带宽度会更宽一些，这样可以使得工作温度做的更好。

以MOSFET举例，碳化硅的击穿场比较强，大约是硅的10倍左右，可以使高压特性做的更好一些。第二，使用碳化硅可以让电压隔离区更薄。

功率半导体器件的使用场景方面，低频、高压的情况下用硅的IGBT是最好的。如果稍稍高频但是电压不是很高，功率不是很高的情况下，用硅的MOSFET。如果既是高频又是高压的情况下，使用SiC MOSFET最好。电压不需要很大，功率不需要很大，但是频率需要很高，这种情况下就是使用氮化镓。

碳化硅（SiC）与硅（Si）功率元器件的性能对比

第一，更低的阻抗。效率可以提高的更多，把尺寸做的更小。

第二，可以做成高频。整个产品可以变小。

第三，冷却更好做些。可以用水冷或者很小的散热板就可以实现。

最大的好处，就是可以把芯片做小，高频特性更好，高温特性更好的情况下，提高效率。因此在汽车或者工控行业用的比较多。用5000W左右的DC/DC举例，原来用IGBT产品来做的情况下，它的重量要达到将近7公斤左右，体积大约是8升左右。如果使用SiC，重量可以降到原来的1/8左右。因为芯片做的更小，功耗更低，散热板也变小了，因为频率提高了，整个周边的器件，包括变压器、线圈都可以做的很小。

目前碳化硅的市场应用最多还是在光伏上，还有大数据，也就是服务器。接下来会是EV车、各种充电站等。随着碳化硅的电压做的越来越高，风能和铁路也是很大的市场。到2025年，罗姆保守预估市场规模将达到约23个亿美金。

罗姆的碳化硅研发之路

面对市场上这么大的需求，罗姆也要做很多的努力，比如说进行很大的投资。与2017年相比，罗姆到2021年，会阶段性的继续投资，到2025年会累计投资850亿日元。碳化硅的生产能力2021年会达到2017年的6倍，2025年的时候会达到2017年的16倍。此外，驱动碳化硅还需要栅极驱动器，罗姆的栅极驱动的产能也会越来越提高。

罗姆在2000年左右通过产学合作开始研发碳化硅产品，之后在2009年收购德国晶圆厂SiCrystal公司，主要做碳化硅柱、碳化硅衬底。2010年罗姆实现了碳化硅肖特基的量产，当时是日本第一。在2010年年底的时候罗姆全球首家量产了碳化硅MOS。在两年之后，2012年罗姆再次全球首家的量产了碳化硅的模块。2015年罗姆又全球首家量产了沟槽型SiC MOS。现在罗姆的晶圆可以做到6英寸。在碳化硅制作工艺上，罗姆从原材料开始，一直到最后的封装组装，罗姆全部都是由自己公司完成的一条龙做法。

当前罗姆的SiC产品主要有三种，一是SiC肖特基，二是SiC的MOS，三是SiC模块。罗姆的SiC肖特基主要是以第二代和第三代为主，也就是650V和1200V产品，5-40安培的产品都有。MOS也是主要以第二代和第三代为主，包括650V、1200V、1700V。模块主要是以半桥的方式，封装主要有市场用的比较多的C型、E型和G型，产品来说1200V和1700V为主，电流主要是80-600安培。通用模块罗姆会由自己来做，六合一的模块（汽车上用的）是和国内的模块厂一起合作。除此以外，罗姆还销售SiC芯片。

罗姆的产品发展路线

罗姆对于SiC肖特基的发展路线是这样规划的——把它的晶圆做得越来越大，由原来的4英寸转化为现在的6英寸。接下来是车规品，还有就是把封装做得越来越多元化。MOS的发展趋势其实也是晶圆一定要越做越大，另外要把电流和电压做大。封装也要做的越来越丰富，在工控产品上可以更方便的去使用。

例如，在汽车方面的SiC应用主要在三个地方，一是OBC，二是电压转换器，就是DC/DC，三是主机。市场上对电动车有以下几个要求：首先是行驶里程需要越来越长，接着是充电时间越短越好。

SiC的一个应用案例就是Formula E，也就是电动方程式大赛，罗姆在2016年第三赛季开始与文图瑞Formula E车队进行官方技术合作。文图瑞赛车的逆变器在第二赛季的时候还是用的传统IGBT模块，在第三赛季的时候罗姆参与进来，用的是IGBT加上SiC的肖特基，在第四赛季的时候就用了罗姆的全SiC模块。相比第二赛季，第三赛季的逆变器整个重量减轻了2公斤，尺寸减少了19%，在第四赛季搭载全SiC之后，重量减轻了将近6公斤，尺寸减少了43%，与之相应的是它的power变得更大一些（220kW）。其实最大的好处就是重量下来之后，赛车的行驶距离更长。在第三赛季的时候，当时采用碳化硅的只有文图瑞一支车队。当时的赛制下，还需要两辆赛车替换来完成比赛。除了文图瑞车队之外，其他车队一般都剩下百分之零点几，但是文图瑞的赛车最后还剩下2%左右，这在市场上有了很大的反响，得到很大的认可。

发力汽车电子与工控电子市场

罗姆上一年的业绩大概是3989个亿日元左右。市场业务主要分为五大类，第一类汽车，第二类工控，第三类是海外的消费市场，然后是日系的消费市场和日系的数码市场。日系的数码市场越来越减少，日系其他消费电子市场比例略有下降。海外的消费类市场没有太大的变化。真正的增长主要是汽车电子和工控电子。在去年的时候罗姆已经做到汽车电子和工控电子加起来是47%，并且计划2020年超过公司业务占比的一半，达到51%左右。

罗姆主要关注汽车市场、工控市场和海外市场。产品分别是电源产品、模拟产品以及各种标准产品。同时，强化制造，建立能够长期稳定供货和对应需求变动的生产体制。

罗姆以碳化硅为首的电源解决方案，和其它公司相比，优势是既有自己的晶圆又有自己的芯片，可以提出自己的解决方案。随着罗姆碳化硅市场做的越来越好，带着整个栅极驱动市场也能越来越大。

并且，通过增强自有工厂和封测代工建立万全的供给体制。在增强自身产能的同时，利用封测代工，对应需求的变动和风险。