Yole近日發(fā)布了《功率碳化硅（SiC）：材料、器件及應用-2019版》報告，為大家展示了正在走向繁榮的SiC功率器件市場。Yole在報告中預計，到2024年，SiC功率半導體市場規(guī)模將增長至20億美元，2018~2024年期間的復合年增長率（CAGR）將高達29%。其中，汽車市場無疑是最重要的驅動因素，其SiC功率半導體市場份額到2024年預計將達到50%。

2018~2024年汽車領域SiC市場發(fā)展預測

數據來源：《功率碳化硅（SiC）：材料、器件及應用-2019版》

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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)級”成本效益。一旦SiC可以在器件級實現(xiàn)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(tǒng)與Si生態(tài)系統(tǒng)相比，有何特別之處？

BZ：與Si相比，圍繞SiC開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)中唯一需要真正重新設計的“鏈條”?；赟iC的生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)的另一個重要部分是先進的SPICE模型?；诮浀淝€量測的SPICE模型不能提供相同的真實度和精度，無法滿足現(xiàn)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。