“三高”SiC，新能源汽车应用将现高增长

在2018年11月6日至8日于上海举行的中国汽车工程学会年会暨展览会上，全球知名半导体制造商Rom推出了多款新产品。在同时举行的“新能源汽车和混合动力技术分论坛”上，罗马半导体有限公司有限公司设计中心主任Takaki Mihara先生就“SiC新能源汽车解决方案”发表了主题演讲。会后，水原德健还就碳化硅在汽车行业的应用优势和趋势等话题接受了汽车制动网的独家采访。

水原德建在“中国汽车工程学会年会暨展览会”上致辞。业内人士都知道，半导体行业的发展经历了三个阶段，以硅为代表的第一代半导体材料；第二代半导体材料砷化镓也得到了广泛的应用；

第三代半导体材料由宽带隙表示，例如氮化镓、碳化硅和氧化锌。与前两代产品相比，第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子速度、高导热性、高电子密度、高迁移率等特点，非常适合制作高温、高频、抗辐射和大功率器件。第三代半导体材料SiC的“三高”。据Takashi Suhara介绍，与硅材料相比，第三代SiC具有“三高”等综合优势。在耐高温方面，SiC材料可以达到250℃，比Si高出50℃。通过使用SiC材料，器件的散热板可以设计得更小，外观更紧凑。就耐高压性而言，硅材料的瓶颈在900V左右。尽管它可以在1200V甚至1500V下工作，但其性能特性可能会下降。如果要达到1700V或以上，必须使用第三代SiC材料。因为SiC材料的击穿场强指数几乎可以达到Si的10倍。在满足高频响应方面，SiC材料具有更快的开关速度，使器件内部的电阻器、电感器和线圈能够以更小、更紧凑的尺寸满足系统要求。其中，线圈的尺寸可以减小到其原始尺寸的1/10。

当满足等效性能特性的要求时，具有高温、高压和高频优势的SiC材料制成的功率器件可以比Si更薄、更轻、更小。水原德建表示，当满足相同性能特性时，并且高频优势可以比Si更薄、更轻、更小。毫无疑问，SiC材料的“三高”特性完美地满足了新能源汽车的应用需求。就目前SiC材料的发展而言，其在新能源汽车中的主要应用包括：车载充电器、DC/DC电压转换器、主机逆变器和无线充电。他预测，使用碳化硅的功率器件预计将在2022年实现爆炸式增长。同时，车载充电器采用碳化硅材料，可以实现更高的充电效率和更长的续航里程。在活动中，罗姆展示了他与E级方程式车队文丘里车队合作取得的技术成就示意图。水原德健表示，双方的合作很早就开始了，从2016年第三季开始。近年来，E级方程式赛车电驱动主逆变器的应用进展也验证了SiC元件的性能优势。例如，在功率为200kW的情况下，与第二季的传统逆变器相比，第三季使用SiC材料使总重量减少了2kg，尺寸减少了19%。在第四季中，使用了带有所有SiC模块的主逆变器，与第二季相比，重量减轻了6公斤，体积减少了43%。

Formula-E宣传海报SiC材料的现场展示显示了新能源汽车应用的惊人增长。据权威机构统计，2017年，Rom在SiC市场排名前三，与前两名的市场份额非常接近。在采访中，三原隆详细介绍了罗马碳化硅的发展历史。他说，早在2002年，公司就开始了SiC材料的基础研发。2009年，它收购了德国的碳化硅晶片供应商SiCrystal。2010年，它改进并建立了Rom在SiC器件领域的一站式生产系统。Rom的第一代肖特基势垒二极管大规模生产，是日本第一家、世界第四家拥有此类大规模生产能力的半导体制造商。同年12月，Rom成为世界上第一家大规模生产SiC MOSFET的公司。2012年，罗马碳化硅的全模块产品开始批量生产。2015年，具有创新凹槽结构的第二代SiC MOSFET投入生产。与使用平面结构的第一代产品相比，第二代产品具有更小的芯片尺寸和更低的导通电阻，从而使器件具有更大的电流。最新的第三代SiC功率器件也开始批量生产……

2017年11月。谈到SiC的全球应用概述，Suhara Dejian表示，自2013年以来，SiC材料已逐渐被使用。目前，SiC材料主要应用于这四大市场：风电、太阳能等绿色能源领域；服务器等信息和通信行业；新能源汽车；工业控制。他承认，由于成本较高的限制，SiC材料在新能源汽车中的应用除了个别车型外，尚未得到广泛推广。然而，展望未来，新能源汽车的应用增长最快。根据最新的行业统计和预测，SiC材料的全球市场规模将从2017年的4亿美元迅速增长到2025年的16亿美元，乐观的预测甚至达到34亿美元。水原德建透露，为了抓住SiC材料快速增长的机会，Rom计划分批投资600亿日元，到2025年将SiC产能提高到2017年的16倍。力争到2025年，在全球碳化硅市场上实现30%的市场份额。

罗马半导体有限公司有限公司设计中心主任Takashi Suhara

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