罗姆半导体:碳化硅器件在新能源汽车上的设计与应用

碳化硅芯观察 2024-05-07 18:21




根据日本本土的市场数据,在碳化硅半导体市场,罗姆日本市场占有率第一,全球第五。同时在碳化硅晶圆制造技术方面也处于世界领先地位。2024年,罗姆在宫崎县国富町建立全新的碳化硅工厂,在碳化硅领域的战略目标也逐渐清晰。
 


罗姆从出光兴业的子公司手里,收购了其国富工厂,投资3000亿日元展开了150mm-200mm碳化硅晶圆的生产制造。而罗姆为了实现碳化硅半导体的增产计划,从2021年到2027年的7年间,将会投资5100亿日元。


预计截至2025年,仅在碳化硅半导体的企业销售额,计划增长18%,达到年销售额1300亿日元,剑指世界市场占有率30%。到2027年销售额更计划达到2700亿日元。


罗姆的底气,来自自身的产品力信心,也来自于日益增长的汽车应用市场及积极拓展该市场带来的订单。


近年来,新能源汽车持续快速增长,我国2023年产销量分别是958.7万辆和949.5万辆,同比分别增长35.8%和37.9%,已连续九年位居世界第一;新能源市场占有率达到了31.6%,同比增加5.9pct。据预测,中国新能源汽车预计今年有望达到1100万辆,全球在未来5年继续保持15%~30%的增速。


在全球汽车电动化的浪潮下,行业最关心的课题是续航里程。影响续航里程的因素有很多,包括电池容量、车身重量、电力系统的电能转化效率等。功率半导体是电能转换的核心,SiC作为第三代半导体的代表,其禁带宽度约为Si基材料的3倍,可在200℃以上的温度条件下工作;临界击穿场强约为Si基材料的10倍,耐高压能力强,可在高达3000V电压下工作;热导率约是Si基材料的3倍,散热效果更佳,可简化冷却系统;电子饱和漂移速率约是Si基材料的3倍,工作频率高,驱动功率小,损耗低。


在新能源汽车中,功率模块已从Si基IGBT为主的时代,开始逐步进入以SiC 功率器件为核心的发展阶段。SiC功率器件主要应用在电机驱动逆变器、电源转换系统(车载DC/DC)、车载充电系统 (OBC)、车载空调系统 (PTC加热器和空压缩机)等方面。


罗姆(ROHM)自2000年开始一直在推动SiC元器件的基础研究并不断完善工艺,其IDM(垂直统合型生产体系)和品质保证体系,从晶圆到芯片、封装、模组,可满足半导体厂商、模块厂商以及OEM厂商的各种各样的需求



罗姆2010年全球量产SiC SBD和MOSFET;2021年发布了第4代的沟槽SiC MOSFET,备有不同RDS(on)的750V和1200V器件。2023年量产8英寸碳化硅衬底,2024年推出全SiC牵引功率模块产品。



罗姆第4代的SiC MOSFET技术优势:

1.在改善短路耐受时间的前提下实现业内超低导通电阻


通过进一步改进自有的双沟槽结构,成功地在改善短路耐受时间的前提下,使导通电阻比第3代产品降低约40%。作为SiC MOSFET,实现了业界超低的导通电阻。



2.通过大幅降低寄生电容,实现更低开关损耗


通过大幅降低栅漏电容(Cgd),成功地使开关损耗比第3代产品降低约50%。



3.支持15V栅源驱动电压,应用产品设计更容易


在MOSFET中,需要在器件ON时向晶体管的栅极施加一定量的电压。除了到第3代SiC MOSFET为止所支持的18V栅源驱动电压(Vgs)外,第4代SiC MOSFET还支持处理的15V栅源驱动电压,更容易可与IGBT一起用来设计驱动电路(栅极驱动电路)。


当前,罗姆已与纬湃科技、赛米控丹佛斯、马自达、今仙电机、吉利、芯驰科技、Lucid、臻驱科技、悉智科技等汽车领域公司合作,其SiC功率芯片和模块广泛应用于新能源汽车的逆变器、电动压缩机等部件中,有助于延长新能源汽车的续航里程并削减电池体积。


罗姆将出席IPF2024碳化硅制造与应用测试大会(第二届

并发表演讲:碳化硅器件在新能源汽车中的设计与应用


更多碳化硅器件应用进展,我们将在这个会议上给大家分享👇


 IPF 2024 第二届碳化硅功率器件制造与应用测试大会
化合物半导体产业高峰论坛 

—— 穿越周期 | 韧性增长
主办单位:InSemi Research、锡山经济技术开发区
协办单位:PCIM Asia  无锡能芯检测实验室 
战略合作:晶能微、赛晶亚太半导体科技、阿基米德半导体
特邀赞助:合盛新材料、芯三代、泰克科技、诚联恺达、魅杰光电、华科智源、开悦半导体、忱芯半导体
赞助单位:泓浒半导体、华太电子、成川科技、愿力创、卓尔半导体、东方中科
媒体合作:碳化硅芯观察 材料部件装备芯观察  半导体行业观察
年会时间:2024年6月26-28日 
年会地点:无锡锡山  长三角工业芯谷会议中心



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