在新能源汽车、光伏、电力电子等市场需求带动下，全球碳化硅市场规模正在快速成长。而新能源汽车作为碳化硅器件最大的下游应用市场，受益于终端需求驱动，其市场规模也在不断扩大。Yole表示，在未来5年内，SiC功率器件将很快占据整个功率器件市场的30%。
近日，全球知名半导体制造商罗姆（ROHM）在举办的媒体交流会上透露了其在SiC功率器件的一系列相关进展、规划以及预期，此外还重点介绍了罗姆的第4代碳化硅技术和相应产品。
制定大幅提升产能计划
2010年率先推出了世界先进的SiC MOSFET，随后2015年又推出了世界先进的沟槽结构SiC MOSFET，通过多年的努力，罗姆在碳化硅领域已经拥有业内领先的技术开发实力和供货能力。2021年，罗姆公司掌舵人松本社长提出了最新的企业宣言：成为用电子器件解决社会问题的企业——Electronics for the Future。
据罗姆半导体（上海）有限公司市场宣传课高级经理张嘉煜介绍，罗姆拥有世界先进的碳化硅材料以及硅、氮化镓等技术，打造了可以高效处理电力的功率半导体器件。特别是罗姆的IDM（垂直统合型生产体系）和品质保证体系，能够提供从晶圆到芯片、封装、模组，可满足半导体厂商、模块厂商以及OEM厂商的各种各样的需求。
为保持在SiC器件市场的竞争力，罗姆近两年和诸多客户进行技术上的合作。2020年与纬湃科技合作开发碳化硅电源解决方案，同年与臻驱科技建立了联合实验室，也是进行以碳化硅为主的电源解决方案的开发。2021年与吉利签署了战略合作协议，与正海集团成立碳化硅功率模块合资公司海姆希科，同年，被UAES(联合电子)公司认证为碳化硅功率器件解决方案的首选供应商，产品用于逆变器。2022年，Lucid公司OBC应用了罗姆的SiC MOSFET。同年，罗姆的SiC MOSFET也通过了赛米控公司的认证，应用在其eMPack®模块里面。
目前，罗姆主要的市场在电动汽车和工业上面，这两个市场占有了罗姆碳化硅业务的60%-70%，此外，在太阳能新能源市场也是罗姆着力推广的一个新方向。面对市场对SiC功率器件急剧增长的需求以及近两年的产能缺口，罗姆制定了大幅度提升产能的计划，相比2021年，预计2025年产能提升6倍，到2030年提升25倍。而宫崎基地和阿波罗筑后工厂新厂房的投入使用，为罗姆的扩产计划打下坚实基础。
罗姆一直以来积极进行具有先见性的投资，并于2022年开始正式启动罗姆阿波罗筑后工厂，但是市场需求以超过预期的速度在不断扩大。对于当前的业务增长，罗姆认为供应能力是关键，提前布局，致力于扩大生产能力，推进新的设备投资。预计到2025年为止，投资总额为1700亿日元～2200亿日元。
今年将实现8英寸衬底量产
罗姆有着20多年研发SiC的历史，2000年开始研发碳化硅产品，2010年成为全球首家进行碳化硅SBD和MOSFET量产的企业，之后在2021年发布了第4代的沟槽SiC MOSFET，2023年实现8英寸碳化硅衬底的量产，之后还有牵引功率模块的产品。
罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理周劲表示，罗姆一直在加快SiC功率器件的迭代进度，2021年推出的第4代SiC器件已经量产并供应，第4代SiC器件的导通电阻（RonA）较第3代下降了40%，预计2025年和2028年推出第5代和第6代产品时分别再降30%。
众所周知，扩大 SiC 衬底尺寸既能增加产能供给，又能进一步降低 SiC 器件的平均成本。因此，罗姆增加晶圆的直径，提高生产效率，把碳化硅器件的成本继续持续的降低。
“2017年罗姆全面进入6英寸的碳化硅晶圆时代，2023年将实现200mm即8英寸衬底的量产。”周劲透露，按照规划，罗姆还将通过优良技术实现单个元件尺寸的增加。从2015 年开始的主流都是25平方毫米最大的规格，预计到2024年罗姆会实现50平方毫米的产品，可以支持更高电流输出的需求。
第4代SiC MOSFET优势明显
罗姆第4代SiC MOSFET利用罗姆自有设计技术，进一步改进了双沟槽结构。周劲详细介绍了第4代SiC MOSFET低损耗、使用简便、高可靠性的主要特点。
在低损耗方面，第3代跟第4代新产品对比，在降低标准导通阻抗40%后，同样尺寸的芯片，第3代大约是30毫欧，第4代能够实现18毫欧的导通阻抗的降低，导通损耗会同样降低40%的水准。
此外，还可改善开关特性，把导通阻抗降低之后，同样电流、导通阻抗情况下，寄生的电容都会被降低，能够实现高速的开关特性。在同等导通阻抗的情况下芯片会变小，成本得以降低。此外，明显减少了寄生电容Cgd，可有效抑制 MOSFET器件的误开通，同样能够保证芯片更高速的开启和关断。
在使用简便方面，栅极的电压会推进8-15V可以与IGBT等目前广泛应用的栅极驱动电路同时使用。第3代的产品在15V驱动和18V驱动的导通阻抗差是30%，也就是说用15V IGBT通用的电压驱动不能够实现SiC MOSFET的理想状态。第4代产品在15V的情况下就可以满足一般状态的碳化硅全负载驱动。
无负压驱动可以简化电路设计，降低系统损耗。罗姆第4代SiC MOSFET门限电压较高，0V可有效关断，同时寄生电容的减小，也会抑制器件的误开启。
在可靠性方面，标准导通阻抗跟短路耐受时间是折中的考量，RonA减小带来的风险直接是SCWT变短，罗姆实现了通过减小饱和电流去实现优化这两个参数的折中，第4代产品降低了饱和电流值，能够实现短路耐受时间的延长。
预计汽车市场销售额增速较快
张嘉煜介绍，2022上半财年（2022年4月至2022年9月），罗姆集团总销售额约2600亿日元，折合约130亿元人民币，营业利润为504亿日元，纯利润为521亿日元。通过2022年的上半财年计划以及2021年上半年实际的销售额情况对比，2022年实际销售额都有不同程度的提高。罗姆的销售额提高了16.7%，营业利润提高了46%，包括主营业务之外的其他业务在内的经常利润达到了87%，纯利润增长了70%。从市场领域来看，汽车领域、工业设备领域以及计算机和储存设备领域都有20%以上的增长。从国家/地区来看，日本本土增长近10%，中国增长21.6%，欧洲有近33%的增长。
基于2022上半财年的实际情况，罗姆对整个财年做了销售预测。从2022年4月到2023年3月，罗姆预估整体销售额达到5200亿日元，折合人民币约250-260亿元。营业利润预计达到900亿日元，纯利润预计达到800亿日元。和上一财年相比预计增长10%-40%。
在市场领域方面，罗姆预估汽车市场还是一个增长速度比较快的领域，可能整年的销售额增长会在24%以上。在国家 / 地区方面，包括中国在内整个市场销售额增长是可预期的，其中，中国销售额预计增长30%以上，继续看好中国市场的发展。
×
