日本筑后羅門阿波羅工廠增建了一座新廠房，旨在提高碳化硅（SiC）功率器件的生產能力。這個新工廠包括工廠自動化和可再生節能技術，以實現更綠色的制造過程。

在接受 EE Times 采訪時，羅姆半導體美國公司總裁 Jay Barrus 和技術營銷經理 Ming Su 強調了 SiC 技術如何在?電動汽車 (EV)?和工業設備中發展，以及羅姆如何繼續投資于這一領域區域。Barrus 和 Su 表示，羅姆正在努力通過增加晶圓尺寸直徑來提高制造效率

“從一般的角度來看，要成為可靠的供應商，需要考慮三個因素：技術、成本和供應可用性，”巴魯斯說。“后者在今天不是什么大問題，但可能會在未來幾個月發揮作用。我們最近宣布阿波羅工廠已經啟動并運行，我們期待未來的生產會有好的進展。”

“價格不僅是我們認為在市場上真實存在的東西；我們認為它是某些應用程序的關鍵元素，”他補充道。“我們正在為我們的客戶提供碳化硅的技術優勢和成本結構，以轉向碳化硅。”

除了這座新大樓，制造 SiC 晶片的羅門集團公司 SiCrystal GmbH 將開始使用 100% 可再生能源進行生產，從而?將工廠購買能源所產生的 CO 2排放量減少到零。“所有主要的 SiC 晶圓生產工藝都將使用可再生能源，”Barrus 說。

杰伊·巴魯斯

碳化硅設施

羅姆的阿波羅工廠采用尖端技術生產碳化硅解決方案。自動化的重要性涉及 SiC 制造流程中的工業 4.0 方法，其中高效的基板制造決定了所有最終設備的成功。“我們的新設施有兩個主要特點，”巴魯斯說。“首先，在我們所在的地區，我們必須注意地震。日本作為一個整體，一直對此非常敏感，在這種情況下，這家工廠的設計不僅是為了生產效率，更重要的是為了人們的安全。另一個有趣的事情是通過可再生資源為建筑物供電，這表明我們是一家對環境負責的公司，并且我們以極低碳足跡的方式管理設施。”

“在應用方面，我們正在大力推進汽車和工業市場，”他補充道。“在汽車方面，我們正在利用牽引逆變器和車載充電器等常見設備解決車輛電氣化的關鍵應用。”

在傳統的車載充電系統中，有一個橋式整流器將輸入的交流電壓轉換為直流，但在整流過程中，存在高導通、功率轉換階段的開關損耗和發熱問題。

對于 SiC 模塊，Rohm 指出，材料選擇是提供最佳熱性能的重要因素。“傳統上，電源模塊使用基于氧化鋁陶瓷的 PVC，”蘇明說。他補充說：“但現在，人們想要使用更昂貴的具有更高導熱性的陶瓷材料，例如氮化硅，因此我們可以確保適當尺寸的芯片能夠處理最大可能的電流，而不會影響寄生元件和各種限制開關速度的電感。”

蘇明

目標是提供下一代 SiC MOSFET 以優化性能。由于相對于IGBT的體積和競爭力，蘇指出仍然需要成本優化。蘇明表示：“我們計劃在今年年底前推出新一代量產車型，以支持電動汽車的生產。”

“該公司的第四代 SiC MOSFET 在更薄的 SiC 芯片上使用雙溝槽 MOSFET 結構，將 R DS(ON)?降低了 40%，”Barrus 說。“對于高功率系統，MOSFET 芯片級增加的電流密度將與 SiC 芯片兩側的焊接和銀燒結兼容性相結合，以通過靈活的模塊封裝實現更高的功率循環可靠性和更好的熱性能。”

IGBT牽引逆變器還是有市場的，尤其是對于更傳統的混合動力汽車。SiC 將比 IGBT 更昂貴，但與 IGBT 的進步相比，它肯定可以提高整體效率。“我們正在使用 6 英寸晶圓優化 SiC 的生產效率，”蘇說。“而且在未來，我們肯定已經做好了進一步準備和升級到 8 英寸晶圓的準備工作，這將提高生產力并降低每個芯片的成本。”

功率 MOSFET 中的 SiC 與其硅版本對應物相比具有一系列優勢，例如更高的導電性、更快的開關速度和更低的功率損耗。它還可以在更高的溫度和電壓下運行。憑借這些優勢，它提高了功率 MOSFET 的效率和功率密度。

碳化硅肖特基二極管提供比硅版本更高的開關性能、更高的效率、更高的功率密度和更低的系統成本。這些二極管提供最小的反向恢復、低正向壓降、浪涌電流能力、高額定電壓和正溫度系數。

新型二極管面向各種應用的電源轉換器設計人員，包括光伏太陽能逆變器、電動汽車充電器、電源和汽車應用。與硅相比，它具有更低的漏電流和更高的摻雜。

另一方面，碳化硅二極管面臨的挑戰是在性能方面差異化并提供非常優惠的價格。Rohm 提供 1,200-V 和 650-V 解決方案。最新的肖特基勢壘二極管產品包括 JBS 結構，它在芯片內部嵌入 pn 結，使我們能夠抑制斷態漏電流并提高浪涌電流處理能力。“該產品目前提供 650 V 作為我們的第 3 代碳化硅二極管，很快，我們還將推出 1,200 V，”蘇明說。

“我們的 SiC 產品線從 650 V 開始，最高可達 1,700 V；對于 GaN 器件，業界關注的是 600 或 650 V，”Su 說。“我們優先考慮 150 V 的 GaN 開發，這將應用于一些基站應用和其他支持 40 至 48 V 總線架構的電源轉換器。”

在寬帶隙半導體領域，金剛石是另一種具有多種最高級特性的材料，包括無與倫比的導熱性、高電荷載流子遷移率和高電場擊穿強度。金剛石的物理特性為高功率電子技術在交通和能源領域的應用提供了巨大的潛力。目前，這方面的研究正在進行中。

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審核編輯 黃昊宇