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安森美半導體在功率SiC市場的現狀與未來

kus1_iawbs2016 ? 來源:YXQ ? 2019-07-30 15:40 ? 次閱讀

安森美半導體(ON Semiconductor)是功率電子領域的市場領導者之一,在SiC功率器件領域的地位正在迅速攀升。近日,Yole首席分析師Hong Lin博士有幸采訪了安森美半導體高級董事兼總經理Bret Zahn。通過本次訪談,Yole希望與您分享安森美半導體在功率SiC市場的經營現狀和發(fā)展愿景。

Hong Lin(以下簡稱HL):您好!首先請您做一下自我介紹,您在安森美半導體的主要職責有哪些?

Bret Zahn(以下簡稱BZ):我是Bret Zahn,是安森美半導體三個業(yè)務部門的高級董事兼總經理,這些業(yè)務具體包括:低壓金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET)(≤40V)、電池保護MOSFET和寬帶隙產品(包括SiC和GaN)。

HL:請您簡要介紹一下安森美半導體的業(yè)務情況,特別是在SiC領域?

BZ:安森美半導體旨在成為頂級SiC供應商之一,提供從晶體生長到成品的完整垂直整合,包括用于工業(yè)和汽車市場的芯片、分立器件以及模塊產品。

安森美半導體有機和無機增長策略正在齊頭并進,以在盡可能短的時間內成長為頂級SiC供應商。

HL:目前,由安森美半導體開發(fā)并已上市銷售的SiC產品主要有哪些?

BZ:自2016年始,我們就發(fā)布了650V和1200V二極管產品組合,并在2019年7月首次發(fā)布1700V二極管產品組合。

對于MOSFET,我們在2018年12月發(fā)布了初代1200V產品,2019年下半年將發(fā)布更多版本的新產品,此外,還有新的900V MOSFET產品同時發(fā)布。

自2018年初以來,安森美半導體一直在向市場銷售混合SiC工業(yè)模塊,并將于2019年第四季度開始銷售全SiC工業(yè)模塊。

安森美半導體將在2020年向市場推出全SiC汽車模塊產品組合。

HL:你們在開發(fā)此類產品時遇到了哪些具體的困難或挑戰(zhàn)?

BZ:一項新技術引入大規(guī)模生產總會面臨各種各樣的挑戰(zhàn),包括從實際開發(fā),到提高客戶信心和市場應用所需要的品質和可靠性數據等。SiC已經在功率電子市場中實現了產業(yè)應用轉變。

數十年來業(yè)界首次開始采用基于非硅材料的技術。在開發(fā)基于SiC的技術時,從制造到應用測試,開發(fā)鏈條中的所有環(huán)節(jié)都需要進行重新評估。

例如,開發(fā)大尺寸芯片SiC MOSFET已被證明是一個巨大的挑戰(zhàn),除安森美半導體之外只有一家公司已經設法解決。除了由于SiC晶圓中存在的固有缺陷導致的良率復雜性,傳統封裝(例如TO-247)中SiC芯片的新機械應力特性也會帶來挑戰(zhàn)。另一個挑戰(zhàn)是需要開發(fā)不僅具有靜態(tài)穩(wěn)健性,還可以應對前所未有的高電壓變化率(dv/dt)的氧化物。

經過短時間的大量努力,安森美半導體已經成功解決眾多挑戰(zhàn),為市場提供了高度可靠的二極管和MOSFET器件產品組合。

HL:目前,安森美半導體通過其SiC解決方案解決了哪些細分市場的需求?

BZ:安森美半導體是廣泛Si基電源管理元件的領先供應商,并計劃利用我們的SiC產品延續(xù)這一市場策略。

目前,我們?yōu)闈M足工業(yè)和汽車領域的多種應用需求提供SiC器件。通過與許多轉向SiC應用的客戶合作,我們將繼續(xù)根據需要更新并擴展我們的產品組合,以支持所有關鍵的SiC細分市場。

HL:Yole認為全SiC模塊是未來的發(fā)展方向,將成為SiC器件市場的重要組成部分。對此,您怎么看?目前,全SiC模塊的發(fā)展狀況如何?

BZ:向全SiC模塊的發(fā)展正在加速,不同的細分市場有各自的發(fā)展路徑。

例如,光伏(PV)逆變器市場應用混合SiC模塊已經至少2年了,2019年已經開始轉向全SiC模塊。

汽車市場似乎正朝著全SiC模塊的整合方向發(fā)展,跳過了從混合SiC模塊向全SiC模塊演進的過程。

鑒于光伏市場目前對全SiC模塊的應用,以及電動汽車市場的增長預期,我完全贊同未來的全SiC模塊市場將遠大于目前的市場份額。

HL:就您看來,接下來會如何發(fā)展?

BZ:我認為SiC市場下一步的關鍵是實現IGBT成本平價。加速成本平價(及更低)的關鍵是完全垂直整合,因此,安森美半導體的目標是盡快實現完全垂直整合。

HL:作為領先的功率半導體廠商之一,安森美半導體如何評價SiC MOSFET和IGBT之間的競爭?特別是對于汽車市場?

BZ:電動汽車市場已經展現出對SiC解決方案的巨大興趣。對于電動汽車牽引應用,SiC解決方案在尺寸、重量和效率增益等方面的優(yōu)勢已經得到充分證明,這就是為什么汽車市場正在跳過混合SiC模塊解決方案,快速向全SiC模塊解決方案邁進。

SiC已經為許多汽車應用提供了“系統級”成本效益。一旦SiC可以在器件級實現與IGBT的成本平價,更高的效率結合更低的價格所帶來的優(yōu)勢肯定難以拒絕。

HL:在您看來SiC生態(tài)系統與Si生態(tài)系統相比,有何特別之處?

BZ:與Si相比,圍繞SiC開發(fā)生態(tài)系統需要一系列改變。簡單來說,例如MOSFET之類的SiC有源器件首先就需要新的驅動器。

重新利用傳統IGBT驅動器,甚至將其作為賣點,你可以這樣做,但是是錯誤的營銷。SiC MOSFET具有很不同的輸入阻抗、柵極電荷以及動態(tài)速率(ON和OFF、dv/dt和di/dt)。商用IGBT或超級結MOSFET驅動器無法提供驅動峰值性能下SiC MOSFET的必要性能。此外,SiC MOSFET的短路特性和經常需要的負壓驅動需要更強大的驅動器。

然而,門極驅動并不是SiC生態(tài)系統中唯一需要真正重新設計的“鏈條”?;赟iC的生態(tài)系統還必須包含模塊。模塊將成為需要功率≥20kW的市場應用的關鍵。談到模塊,如果不重新考量SiC提供的電感要求和熱優(yōu)勢,就無法成功推出產品。盡管可以重復使用Si模塊的外殼和形狀尺寸,但是需要對模塊內部進行重大的重新設計以支持SiC。

此外,得以真正為客戶提供支持的完整生態(tài)系統的另一個重要部分是先進的SPICE模型。基于經典曲線量測的SPICE模型不能提供相同的真實度和精度,無法滿足現代功率級仿真的需要,不能捕捉SiC器件的特性。設計人員需要穩(wěn)健、模擬速度快的模型,并提供反映SiC切換和熱參數的真實數據。

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原文標題:安森美半導體:SiC功率器件走向繁榮,全SiC模塊正在加速

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