SiC将达23亿美元规模，技术精进是主攻方向-激光平台-线上自动报价-激光加工-公益-艺术

SiC(碳化硅)作为第三代半导体，以耐高压、高温和高频，在高性能功率半导体上显出优势。在应用中，在光伏和服务器市场最大，正处于发展中的市场是xEV（电动与混动汽车）。随着SiC产品特性越做越好，在需要更高电压的铁路和风电上将会得到更多的应用。

不过，制约SiC发展的，关键是价格，主要原因有两个，一个是衬底，一个是晶圆尺寸所限。例如晶圆尺寸越大，成本也会相应地下降，罗姆（ROHM）等公司已经有6英寸的晶圆片。在技术方面，众厂商竞争的有两个焦点：技术和原材料。

1 应用领域

现有的市场中，光伏和服务器最大。处于发展中的市场是xEV。随着SiC产品特性越做越好，在铁路和风电上会得到更多的应用。

在xEV方面，现在OBC（车载充电器）和DC/DC上应用得比较多，今后主驱上也会有很多应用(如下图)。OBC方面，大约两三年前已开始大量应用SiC肖特基势垒二极管（SBD），现在SiC肖特基、SiC MOSFET已经用在很成熟的市场。DC/DC方面，市场上也已用得很多了。主驱逆变器方面，现在仍以Si IGBT和Si FRD(整流二极管)为主，但是客户都在研发SiC产品，预计2021年、2022年之后，SiC的MOS会得到越来越多的应用。当前主驱应用上最大的瓶颈不是设计，而是在价格，例如Si IGBT模块如果改成SiC模块，价格提升5~10倍左右。另外，汽车的快速充电和无线充电方面，大家现在也在研发SiC方案，预计今后有很大的应用前景。

未来，风电和铁路将是很大的市场。因为现在SiC还是以1.7 kV和1.2 kV为主，而风能需要3.3 kV，铁路需要3.3 kV、3.6 kV甚至5 kV以上，因此随着SiC的电压做得越来越高，风电和铁路将是下一个蓝海。

对SiC市场的预测有多种版本，甚至同一家市场调查公司也有多种版本。罗姆基于IHS的调查，保守地预测2025年整个市场规模将达到约23亿美元（如下图）。

2 SiC的新技术进展

SiC的功率元器件产品主要有三类：SiC肖特基（二极管）、SiC MOSFET（三极管）和模块产品。

2.1 总体趋势

•SiC肖特基。欲取代400 V~3.3 kV的Si PND（快恢复二极管）和FRD（整流二极管）。

第一个趋势是把晶圆做得越来越大，由原来的4英寸转为现在的6英寸，在将来有可能向8英寸或更大尺寸去进展。其次是车规品。再有是把封装做得越来越多元化，例如做更多的贴片封装，把它的产品线做得更多一些。

•SiC MOSFET。欲取代600V~3.3 kV的Si MOSFET和IGBT。

第一个趋势也是晶圆越做越大。其次把电流和电压做大做高。再有也是把封装做得丰富一些，例如现在市场上比较多的像TO-247是3引脚，接下来罗姆会推出TO-247的4引脚产品，这样在工控产品上可以更方便地去使用。第四是车规品更多一些。

2.2 制造工艺的改进

SiC领域也有多个玩家，例如罗姆、英飞凌、Cree、ST等。罗姆半导体（北京）有限公司设计中心所长水原德建介绍了SiC及罗姆产品的技术进展。

•SiC肖特基工艺的改进。现在市面上的SiC肖特基产品有两种构造，一种是纯肖特基构造。罗姆的第一代和第二代产品采用了纯肖特基的构造。纯肖特基构造的最大好处在哪里？因为肖特基有两个特性，一个是VF，即正向耐压；另一个特性是瞬间的最大电流。所以如果用肖特基构造来做，虽然VF可以做得很低，但是瞬间电流做得不好。

为此，罗姆的第3代产品采用了JBS构造。JBS构造的最大好处，虽然VF会相应的变差，但是罗姆用自己的能力在保证原有的低VF的情况下，把瞬间电流做得更大。由于JBS构造的优势，现在市场上的产品基本都是JBS构造。

• SiC MOSFET

现在也有两种结构的产品，第一种叫平面型构造MOS，即DMOS，还有一种MOS是沟槽型的构造，即UMOS（U的意思是沟槽像U型）。两种MOS的最大区别是：平面型的耐压可以做得很好，但是芯片尺寸要做得很大。但是沟槽式的可以做小，即可以把晶圆尺寸做小一些，价格更低一些，同样的芯片情况下，还可以把Ron做得更低一些。

为此，罗姆的第1、2代产品采用平面型构造，第3代采用了沟槽型构造。这种沟槽型的构造现在只有罗姆一家在做。不仅如此，罗姆的沟槽构造还有一个优势：普通Si的沟槽型构造是一个沟槽(Trench)，但是罗姆挖了两个沟槽，因为MOS有个最大的问题是在栅极（Gate）耐压会差一些，因为它是个氧化膜，因此罗姆又挖了一个沟槽，使它的电流可以从此跑出去，使它的耐压特性更强一些。这种双沟槽的构造是罗姆的一项专利，也是罗姆独有的。

•模块

把上述的二极管、三极管集成在一起，就做成了模块。SiC的开关损耗比IGBT更低。并且随着频率的增高，IGBT模块的损耗增加很快，这意味着在频率越高的情况下，SiC的特性会越会体现出来，可以越节能（如下图)。

3 罗姆的投资及制造进程

SiC领域也有多个玩家，除了罗姆外，还有英飞凌、Cree、ST等。

SiC作为新一代技术和产品，需要扩建和持续投资。例如罗姆，需要多个阶段性投资，预计到2025年时将，累计投资将达850亿日元（如下图右）。

罗姆的SiC产能预计2021年会达到2017年的6倍，2025年的时候会达到2017年的16倍（如下图左）。除了SiC之外，驱动SiC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（下图右）。

罗姆在2000年左右开始投资SiC。为了实现一条龙生产策略，在2009年收购了德国晶圆厂SiCrystal公司，该公司主要做SiC柱、SiC衬底。之后在2010年时罗姆实现了SiC肖特基的量产，可谓日本第一家量产的公司，在全球是第四家。2010年底，罗姆量产了SiC MOSFET，堪称全球第一家量产的公司。在两年之后的2012年，罗姆量产了SiC模块，是全球第一家实现量产的公司。2015年，罗姆量产了沟槽型SiC MOSFET，也是全球第一家量产的公司。

罗姆的晶圆可以做到6英寸。

4 罗姆的SiC产品及规划

主要有三大类：SiC肖特基，SiC MOSFET，SiC模块。

SiC肖特基现在主要是以第2代和第3代为主，第2代和第3代主要是650 V和1.2 kV产品，从5 A到40 A。

SiC MOS也是主要以第2、3代为主，主要是650 V、1.2 kV、1.7 kV，导通电阻最小可以做到17 mΩ，最大约1150 mΩ。

模块主要是以半桥的方式，封装主要有市场用的比较多的是C型、E型和G型，产品以1.2 kV和1.7 kV为主，电流主要是80 A到600 A安培。通用模块方面，罗姆会自己来做；像车用六合一模块等特殊模块，罗姆和国内的模块厂一起合作。

除此以外，罗姆还销售SiC芯片，主要是以650 V~1.7 kV为主，从6 A一直到50 A。

目前，罗姆正在发展以SiC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。

绝缘栅极驱动器方面，罗姆也是想今后把这块做得越来越大，预计2020年3越发布第四代MOSFET产品。