罗姆率先攻克沟槽式SiC技术难题产品进入量产

作者:  来源:中国电子商情

发布时间:2015-09-18

在全行业不断寻求解决供电问题的大背景下，如何有效地输送并利用所发电力的“”这一问题备受关注。SiC（碳化硅）功率器件作为可显著减少这种功率转换时的损耗的关键器件备受瞩目。尤其是根据著名的摩尔定律，Si（硅）材料的使用已经接近其理论性能极限。因此，围绕SiC材料的工艺及应用等方面的研究日渐紧迫。罗姆公司（ROHM）是最早进行SiC应用研究的公司之一，一直持续地领先行业开展相关产品的研发，并于2010年成功实现SiC MOSFET的量产。目前，罗姆是全球唯一一家拥有从晶元——最终产品全部具备，并实现SiC功率半导体一条龙生产的企业。继2010年罗姆领先业界第一个开始量产SiC-MOSFET后，公司即开启了“全SiC”功率模块的量产模式。近日，罗姆再次攻克了SiC器件在大功率、小尺寸应用中遇到的技术难题，率先将采用沟槽结构的SiC-MOSFET器件带入量产。

沟槽结构的SiC-MOSFET兼备极其优异的低损耗特性与高速开关特性的最高性能，功率转换时的效率更高，可毫不浪费地用电，它的量产标志着太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源等所有设备将进一步实现节能化、小型化、轻量化，将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗。

沟槽结构让SiC-MOSFET的导通电阻更低
所谓沟槽式（Trench）结构，实际是在芯片表面形成凹槽，在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。它不会存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET电阻，比平面结构更容易实现微细化，因此有望实现接近SiC材料原本性能的导通电阻。正是因为这一特性，将沟槽结构应用在SiC-MOSFET上更受业界关注。但为了确保元器件的长期可靠性，需要设计能够缓和Gate Trench部分产生的电场结构。这一次，通过采用独创的结构，罗姆成功地解决了该课题，并成为全球首家实现了沟槽结构SiC-MOSFET量产的企业，产品的导通电阻比平面型SiC-MOSFE降低约50%，同时输入电容降低约35%，有效地提高了开关性能（如图1 ）。
 
图1 采用沟槽结构的SiC-MOSFET导通电阻比平面型MOSFET低50%

全SiC功率模块将产品拓展至更高功率应用中
基于沟槽结构SiC-MOSFET的优势，ROHM又开发出采用该器件的“全SiC”功率模块。模块内部电路为二合一（2in1）结构，采用了SiC-MOSFET及SiC-SBD，额定电压为1200V，额定电流达到180A。与同等水平额定电流的Si-IGBT模块产品相比，其显著优势非常明显。即使与使用平面型SiC-MOSFET的“全SiC”模块相比，其开关损耗也降低了约42%，如图2。
 
 图2 沟槽式SiC-MOSFET与市场上同类产品的性能对比

沟槽结构的SiC-MOSFET为罗姆公司第三代SiC产品，预计10月份将全面进入量产阶段。