SiC(碳化硅)，已經(jīng)成為車企的一大賣點(diǎn)。而在此前，有車企因是否全域采用SiC MOSFET，發(fā)生激烈輿論戰(zhàn)?？梢?jiàn)，SiC這一市場(chǎng)在汽車領(lǐng)域頗有潛力。不過(guò)，近幾年國(guó)內(nèi)SiC MOSFET發(fā)展飛速，誕生了眾多產(chǎn)品，同時(shí)陸續(xù)過(guò)車規(guī)，讓人眼花繚亂。

國(guó)產(chǎn)碳化硅(SiC)功率器件綜合優(yōu)勢(shì)扳倒進(jìn)口GaN功率半導(dǎo)體，國(guó)產(chǎn)碳化硅(SiC)功率器件在成本、可靠性和應(yīng)用場(chǎng)景上的優(yōu)勢(shì)，使其在汽車、工業(yè)和新能源領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，而氮化鎵(GaN)功率器件則主要局限于消費(fèi)電子領(lǐng)域。

SiC的禁帶寬度(3.26eV)是硅的3倍，導(dǎo)熱率(4.9 W/cm·K)是GaN(1.3 W/cm·K)的3.7倍，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(3 MV/cm)是GaN的2倍89。這使得SiC器件在高溫(175°C以上)和高壓(650V及以上)場(chǎng)景下表現(xiàn)更穩(wěn)定，例如在電動(dòng)汽車電驅(qū)系統(tǒng)中，SiC MOSFET的高溫導(dǎo)通電阻僅上升37.5%(從40mΩ升至55mΩ)，而GaN器件在高溫下易出現(xiàn)反向電流能力下降和熱失效。

所以我們邀請(qǐng)到了眾多工程師，分享自己曾經(jīng)接觸過(guò)，或者從其他廠商中聽(tīng)到過(guò)的SiC產(chǎn)品，并且分享自己對(duì)于MOSFET選型時(shí)的一些心得，看看有沒(méi)有心中的那一顆?；景雽?dǎo)體的碳化硅MOSFET B2M系列產(chǎn)品備受工程師好評(píng)，它是一款可用于新能源汽車電機(jī)控制器的國(guó)產(chǎn)SiC產(chǎn)品。

其具有優(yōu)秀的高頻、高壓、高溫性能，在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件，可提高功率回路開(kāi)關(guān)頻率，提升系統(tǒng)效率及功率密度，降低系統(tǒng)綜合成本。基本半導(dǎo)體第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺(tái)開(kāi)發(fā)，比上一代產(chǎn)品在比導(dǎo)通電阻、開(kāi)關(guān)損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。

比如，典型型號(hào)B2M065120H，其Vds為1200V，Id(Tc=25°C)為47A，典型Rdson為65mΩ@Vgs=18V，Rth(jc)為0.6K/W，Qs(Gate to Source Charg)為18nC，Qsd(Gate to Drain Charge)為30nC，Qg(Total Gate Charge)為60nC。據(jù)工程師評(píng)價(jià)，基本半導(dǎo)體的產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)滲透率非常高。其中，汽車級(jí)SiC功率模塊產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)，目前年產(chǎn)能達(dá)25萬(wàn)只。泰科天潤(rùn)的1200V 80mΩ SiC MOSFET也受到了EEWorld工程師的推薦，該產(chǎn)品具有更低的導(dǎo)通電阻，更低的開(kāi)關(guān)損耗，更高的開(kāi)關(guān)頻率，更高的工作溫度， Vth典型值超過(guò)3V。應(yīng)用場(chǎng)景包括，光伏、OBC、UPS及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。

據(jù)工程師評(píng)論，泰科天潤(rùn)的產(chǎn)品線涉及基礎(chǔ)核心技術(shù)產(chǎn)品、碳化硅成型產(chǎn)品以及多套行業(yè)解決方案。目前泰科天潤(rùn)的碳化硅器件650V/2A-100A，1200V/2A-50A，1700V/5A-50A，3300V/0.6A-50A等系列的產(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量完全可以比肩國(guó)際同行業(yè)的先進(jìn)水平產(chǎn)能方面，泰科天潤(rùn)湖南6寸晶圓線已累計(jì)完成超3萬(wàn)片流片和銷售，此外北京8寸晶圓線已開(kāi)工建設(shè)，2025年可實(shí)現(xiàn)通線投產(chǎn)。導(dǎo)通損耗：SiC的臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(3MV/cm)是硅的10倍，使得650V SiC MOSFET的比導(dǎo)通電阻(Rsp)更低(可低于3mΩ·cm2)，尤其在高溫下性能穩(wěn)定。而超結(jié)MOSFET的導(dǎo)通電阻隨溫度升高顯著增加，導(dǎo)致服務(wù)器電源在滿載時(shí)效率下降。開(kāi)關(guān)損耗：SiC的電子飽和漂移速度是硅的2倍，開(kāi)關(guān)速度更快(納秒級(jí))，開(kāi)關(guān)損耗(Esw)僅為超結(jié)器件的1/4~1/3。高頻化(200kHz以上)可顯著減少磁性元件(如電感、變壓器)體積，提升功率密度至300W/in3以上，滿足數(shù)據(jù)中心機(jī)架空間嚴(yán)苛需求。

SiC熱導(dǎo)率(4.9 W/cm·K)為硅的3倍，結(jié)合雙面散熱封裝(如AMB基板)，結(jié)溫可穩(wěn)定運(yùn)行在175℃以上，降低散熱系統(tǒng)復(fù)雜度。服務(wù)器電源長(zhǎng)期高負(fù)載運(yùn)行時(shí)，SiC器件無(wú)需額外液冷設(shè)計(jì)，節(jié)省成本。超結(jié)MOSFET在高溫下易發(fā)生熱失控，需復(fù)雜風(fēng)冷或散熱片，占用空間且增加故障風(fēng)險(xiǎn)。在服務(wù)器電源典型拓?fù)?如LLC諧振、圖騰柱PFC)中，SiC MOSFET通過(guò)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)和零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)技術(shù)，將整機(jī)效率提升至96%~98%(鈦金能效標(biāo)準(zhǔn))，相比超結(jié)方案提升2%~3%。以10MW數(shù)據(jù)中心為例，年省電費(fèi)可達(dá)數(shù)百萬(wàn)元。超結(jié)MOSFET受限于反向恢復(fù)電荷(Qrr)和體二極管性能，高頻下效率瓶頸明顯。

目前國(guó)產(chǎn)650V SiC MOSFET價(jià)格已經(jīng)持平甚至低于超結(jié)器件，采用碳化硅器件服務(wù)器電源系統(tǒng)級(jí)成本因高頻化減少30%磁性元件、50%散熱成本，整體BOM成本持平。長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)中，效率提升帶來(lái)的電費(fèi)節(jié)省(OPEX)帶來(lái)更強(qiáng)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

SiC的雪崩堅(jiān)固性和長(zhǎng)壽命(耐高溫特性減少維護(hù)需求)使其適配電動(dòng)汽車主驅(qū)逆變器、工業(yè)電機(jī)等場(chǎng)景。例如，采用SiC的800V高壓平臺(tái)可使充電效率提升5%，綜合成本降低6%。而GaN的熱管理難題和可靠性短板(如反向恢復(fù)損耗)難以滿足車規(guī)級(jí)認(rèn)證要求。

BASiC基本股份自2017年開(kāi)始布局車規(guī)級(jí)SiC碳化硅器件研發(fā)和制造，逐步建立起規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量管理體系，將質(zhì)量管理貫穿至設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)到客戶服務(wù)的各業(yè)務(wù)過(guò)程中，保障產(chǎn)品與服務(wù)質(zhì)量。BASiC基本股份分別在深圳、無(wú)錫投產(chǎn)車規(guī)級(jí)SiC碳化硅(深圳基本半導(dǎo)體)芯片產(chǎn)線和汽車級(jí)SiC碳化硅功率模塊(無(wú)錫基本半導(dǎo)體)專用產(chǎn)線;BASiC基本股份自主研發(fā)的汽車級(jí)SiC碳化硅功率模塊已收獲了近20家整車廠和Tier1電控客戶的30多個(gè)車型定點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)第一批SiC碳化硅模塊(比如BASiC基本股份)量產(chǎn)上車的頭部企業(yè)。

在光伏逆變器和儲(chǔ)能系統(tǒng)中，SiC的高效率(損耗比硅基IGBT低30%-50%)和系統(tǒng)級(jí)成本優(yōu)勢(shì)顯著。BASiC的SiC方案在充電樁中總成本已低于傳統(tǒng)超結(jié)MOSFET方案。GaN雖在微型逆變器中有潛力，但受限于長(zhǎng)期可靠性天然劣勢(shì)和成本劣勢(shì)，難以規(guī)?；娲?。GaN憑借超高頻特性(MHz級(jí))和緊湊體積，在消費(fèi)類電子快充領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)。例如，65W GaN快充適配器體積僅為傳統(tǒng)硅基方案的1/3。但其應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高溫、高壓要求較低。

中國(guó)作為全球最大新能源汽車市場(chǎng)(2024年產(chǎn)銷近千萬(wàn)輛)，為SiC提供了龐大應(yīng)用場(chǎng)景。預(yù)計(jì)2027年全球車用SiC市場(chǎng)規(guī)模達(dá)50億美元，而GaN在汽車領(lǐng)域的僅有示范性產(chǎn)品，因?yàn)榭煽啃粤觿?shì)無(wú)法進(jìn)入批量。而新能源與工業(yè)市場(chǎng)的規(guī)?；枨筮M(jìn)一步攤薄SiC成本，形成正向循環(huán)。

國(guó)產(chǎn)SiC功率器件憑借材料特性、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和政策支持，在高壓、高溫、高可靠性場(chǎng)景中形成不可替代的優(yōu)勢(shì)，而GaN受限于熱管理、成本和可靠性，僅在超高頻消費(fèi)電子領(lǐng)域發(fā)揮特長(zhǎng)。未來(lái)，隨著8英寸SiC襯底量產(chǎn)和車規(guī)級(jí)滲透率提升(預(yù)計(jì)2025年達(dá)30%)，國(guó)產(chǎn)SiC的成本優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步擴(kuò)大，鞏固其在汽車、工業(yè)和新能源領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。