例如，安森美半導體最近推出了650伏(V) SiC MOSFET，擴展了其寬禁帶(WBG)器件陣容，從而創(chuàng)造了新機會使以前服務不足的功率帶實現(xiàn)更高能效。在本文中，我們探討2021年的市場趨勢，以及原始設備制造商(OEM)如何利用領先半導體制造商的努力成果。

Q

寬禁帶半導體如SiC和氮化鎵(GaN)，正在成為主流并與高增長應用領域如電動汽車(EV)和5G基站相關。然而，傳統(tǒng)的硅基MOSFET有成本優(yōu)勢，仍用于大多數(shù)應用。您如何看待第三代半導體材料在2021年的發(fā)展趨勢？

SiC和GaN將繼續(xù)延伸到要求比傳統(tǒng)硅器件提供更高能效或更高功率密度的應用。成本差異意味著現(xiàn)在寬禁帶器件將主要用于減少整體系統(tǒng)成本。例如，這可通過去除冷卻系統(tǒng)或減小無源器件的尺寸和成本來實現(xiàn)。由于WBG器件的開關頻率更高，因此有可能實現(xiàn)這些縮減。短期內，我們將看到方案會結合硅和第三代半導體兩種技術。如逆變器可搭配一個傳統(tǒng)的硅IGBT和一個SiC二極管，以實現(xiàn)比轉向全SiC更低的系統(tǒng)成本，同時仍提高能效和可靠性。

Q

在5G時代，SiC MOSFET有哪些新的應用機會？您是否看到SiC MOSFET在這些應用領域的使用有顯著增長？

5G可能比4G LTE的速度快20倍。為了更快的運行，需要處理更高功率、有更好散熱能效的器件，使硬件不會過熱，和為提高電源能效而優(yōu)化。這些新平臺的性能目標和SiC MOSFET的優(yōu)勢完美匹配，不只因為SiC非常適用于嚴苛的環(huán)境。這些優(yōu)勢意味著SiC在云服務和人工智能(AI)方面也發(fā)揮重要作用。需求在這些應用領域呈指數(shù)級增長，對更高功率密度的需求是設計工程師關注的焦點。

Q

安森美半導體的競爭優(yōu)勢是什么？這如何得以在今年發(fā)布產(chǎn)品？

安森美半導體具備眾多競爭優(yōu)勢，如內部供應鏈、制造專長、經(jīng)驗證和記錄的SiC MOSFET提供最實惠的價格，及獲得高度好評的客戶支援。安森美半導體在全球功率半導體排名第二，與客戶緊密聯(lián)系，從而在他們的系統(tǒng)設計中發(fā)揮關鍵作用。我們不斷擴展900 V和1200 V SiC MOSFET系列，又在2021年發(fā)布了650 V SiC MOSFET技術，正與客戶一起工作于應用它的早期工程階段。

我們一發(fā)布技術，就專注于提升產(chǎn)能以能提供短交期滿足客戶所需。我們持續(xù)與各應用領域的客戶合作，包括汽車牽引逆變器、車載充電、EV充電、光伏、太陽能逆變器、服務器電源、電信和不間斷電源(UPS)。我們還看到把WBG技術帶入專業(yè)音頻、專業(yè)照明、醫(yī)療、電動工具、電器、輔助電機等的更大推動力。

Q

安森美半導體的產(chǎn)品已用在電動汽車上了嗎？有和車廠合作嗎？合作處于什么階段？

我們的SiC MOSFET和SiC二極管現(xiàn)在已用在電動汽車上。我們和世界各地的汽車整車廠商(OEM)有多個合作項目，處于生產(chǎn)、認證、評估和開發(fā)的不同階段。我們也為客戶提供各種電動汽車參考設計。

Q

新的650 V SiC MOSFET有何競爭優(yōu)勢？

新的車規(guī)AECQ101和工業(yè)級合格的650 V SiC MOSFET采用一種創(chuàng)新的有源單元設計，結合先進的薄晶圓技術，可在650 V擊穿電壓實現(xiàn)同類最佳的品質因數(shù)Rsp (Rdson * area)。

NVBG015N065SC1

NTBG015N065SC1

NVH4L015N065SC1

NTH4L015N065SC1

以上采用D2PAK7L和To247封裝，具有市場最低的Rdson (12 mOhm)。

這技術還優(yōu)化能量損失品質因數(shù)，從而優(yōu)化了汽車和工業(yè)應用中的性能。內置門極電阻 (Rg)為設計人員提供更大的靈活性，而無需使用外部門極電阻人為地降低器件的速度。更高的浪涌、雪崩能力和短路魯棒性都有助于增強耐用性，從而提供更高的可靠性和更長的器件使用壽命。

Q

硅(Si)、SiC和GaN的下一步發(fā)展如何？會依次替代嗎？

寬禁帶器件(SiC和GaN)對電力電子的未來至關重要。這些技術正在創(chuàng)建以前由于材料的物理性質所不可能創(chuàng)建的器件。不過，硅MOSFET是經(jīng)過50年完善并不斷改進的器件。安森美半導體的下一步將是定制針對特定應用的技術。對客戶而言，下一步是不斷突破他們認為可能的極限，并挑戰(zhàn)這些最先進的器件，以助他們達到期望的結果。

Q

未來兩到三年，對于SiC和GaN，最有前景的市場是？

我們預計看到SiC在工業(yè)電源和能量生成的市場份額將繼續(xù)穩(wěn)定增長，在汽車牽引逆變器的市場份額增長更快。GaN顯示出在消費類電源等應用中大規(guī)模采用的跡象，在這些應用中，功率密度是個關鍵的設計目標。雖然GaN也適用其它更高要求的應用，但我們預期在約3年內不會達到同等規(guī)模的采用率。

Q

開發(fā)SiC MOSFET有何行業(yè)挑戰(zhàn)？安森美半導體的應對策略是？

SiC襯底開發(fā)是目前最大的瓶頸，半導體制造商包括安森美半導體正致力解決這問題。SiC襯底與傳統(tǒng)的硅晶錠有很大不同。其生產(chǎn)涉及的所有方面，從所用設備、工藝及處理方式和切割方式，都是專為SiC開發(fā)。為此，安森美半導體投入了大量研發(fā)以降低缺陷密度，從而提高成本結構。這些努力已幫助促進客戶采用SiC MOSFET。其它瓶頸包括但不限于外延生長、晶圓廠加工和封裝。這供應鏈步驟的每一步都有獨特的工程挑戰(zhàn)，我們每天都在解決。

Q

新冠肺炎(COVID-19)如何影響SiC原材料的供應和制造商繼續(xù)采用SiC MOSFET進行設計、制造和供應的能力？

在當前大流行病下，所有原材料的供應都受到密切關注。安森美半導體可保證供應的連續(xù)性和快速響應，因為我們可依靠多個獲批準的資源。我們有專家團隊在公司內外部的多個地點使我們的產(chǎn)品獲驗證，以確保我們的SiC制造不會因某一個地點而中斷。