实现业内超小的RonA，ROHM第4代SiC MOSFET提高易用性和高可靠性

当下消费电子领域正在遭受了行业凛冬，波及到了半导体上下游的各大厂商。然而对以工业和汽车电子作为主要业务模块的芯片厂商而言，仍取得了非常不错的成绩，并且有着继续增长的前景预期。这是因为汽车电子的需求仍增长旺盛，而工业又是高附加值的稳定赛道，因此受到全球经济环境的影响较小。ROHM就是在这样的下行周期中仍保持高速增长的芯片厂商之一，整个集团2022年上半财年销售额约和130亿人民币左右，全年预计销售额250～260亿人民币左右。

ROHM增长的信心来自对于汽车和工业市场的业绩增长预期，而这两个市场中有一个核心的产品就是碳化硅（SiC）。ROHM在2022年进行了相应的设备投资计划。罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理周劲先生表示，“为了应对不断增长的市场需求，罗姆正在积极地进行碳化硅方面的投资，预计是在2021-2025这五年投入1700-2200亿日元。”

近日ROHM专门召开了记者会，分享了其第四代SiC MOSFET的产品动态，并透露了其未来产品规划。

第四代SiC MOSFET：实现业内超小的RonA

在SiC领域，ROHM有着20年多年历史。2000年ROHM开始研发碳化硅产品，2012年全球率先推出了车规级SiC SBD，2018年全球率先实现了车规级SiC沟槽MOSFET的量产。在2021年，ROHM发布了第4代的沟槽SiC MOSFET，并将在2023年实现8英寸碳化硅衬底的量产，之后陆续还会推出牵引功率模块产品。

第四代的SiC，在第三代沟槽SiC的基础上进行了优化，具备业界超小的RonA、低损耗、使用简便和高可靠性四大特点。

低导通阻抗和开关特性优化

ROHM通过业内先进的低导通电阻技术，针对第四代SiC元件的沟槽设计进行了优化，使得导通电阻（RonA）相比第三代SiC降低了40%。2025年有望实现第五代SiC，导通电阻会进一步降低30%；2028年计划推出第六代SiC，导通电阻继续降低30%。

而且ROHM的第4代SiC MOSFET，在高温下同样也能实现业内超小的RonA。对比同类产品，无论是常温、室温25度还是高温175度，ROHM第4代SiC MOSFET都有着更出色的RonA表现。

除了RonA外，第4代SiC MOSFET的另一个进化方向是耐压。据介绍，第3代产品是650V系列耐压，到了第4代产品从650V提高到750V。

超小的RonA降低了ON阻抗，相比第三代降低40%的水准。在同等芯片尺寸来比较，RonA的改善能够实现40～75%的阻抗减少，让导通损耗降低。在导通损耗降低的同时带来的另一个益处是发热量的减少，根据热探头实测，在某个实际应用中，第3代的产品达到了92度，更换为第4代的产品可以降低20多摄氏度，仅为71摄氏度。

导通阻抗的降低也带来了开关特性的优化，“导通阻抗降低之后，同样的电流情况下，同样的导通阻抗情况下，芯片的尺寸会降低，带来的好处是寄生的电容都会被降低，会比较容易能够实现高速的开关特性。”

更高速开关也就减少了在开关过程中的损耗，同等ON阻抗的话，第四代SiC相比第三代就可以实现40%的尺寸减少；开关特性的改善，可大幅度改善开关损耗。

在开关特性改善的同时，ROHM也针对栅极和源极之间的电容值（Cgd）进行了降低，从而减少了MOSFET误开启的风险。

高速开关特性带来的好处不言而喻，一是开关过程中产生的发热量进一步降低，开发者可以在电路设计中选择更小尺寸的散热器，从而降低了整体设计的成本、尺寸和重量。

通过在导通阻抗和开关特性上的优化，让第4代SiC MOSFET在整体上的损耗进一步降低。在相同的电路设计中，ROHM 第4代SiC可以提供比同类产品更高的能量转换效率。

使用简便

在使用上，ROHM第4代SiC MOSFET提供了三大便利。首先是驱动电压的降低。15V跟18V两种驱动电压的导通阻抗只有11%的差距，因此在15V的情况下就可以满足一般状态的SiC全负载驱动。也就是说与IGBT等目前广泛应用的栅极驱动电路就可以满足其驱动要求，从而实现了客户驱动电路设计的简化。

第二大使用便利来自其无需负Bias的设计。无需负压驱动的特色，可以实现电路设计的简化，结合四通道、六通道或更多驱动器的设计，可以大幅简化变压器设计，减少体积。

第三个使用的便利来自第4代SiC MOFET内部栅极电阻的阻值进一步降低。内部栅极电阻降低，外部栅极电阻的调整就会更为灵活；而且同一栅极电阻阻值下，开关损耗也比同类产品会减少。

高可靠性

ROHM第4代SiC MOSFET产品的关键特性之一就是高可靠性。通常来说，标准导通阻抗跟短路耐受时间是互斥的，RonA减小会导致短路耐受时间变短。但ROHM通过独特的器件结构，实现了更低的饱和电流值，从而在RonA减小的同时，也保证了更长的短路耐受时间。

垂直整合型SiC生产体系

对于SiC而言，垂直整合的生产体系可以保证供货的稳定，并实现可追溯的更高产品质量。早在2009年，ROHM就洞察到了SiC市场的先机，收购了SiC晶圆市场份额排名前列的SiCrystal公司，从而获得了在SiC晶圆供应上的稳固。

罗姆半导体（上海）有限公司市场宣传课高级经理张嘉煜先生表示，从原材料到晶圆以及封装，均在罗姆公司内部进行，这样可以保持长期稳定的供货，同时也可以做到非常好的追溯性。

面对未来快速增长的SiC市场，ROHM也会继续加大投资，预计未来，2021-2025五年内会投入约1700-2200亿日元。

结语

汽车电子、工业是当下半导体厂商竞逐的赛道，而SiC的替换和渗透，是这次汽车电气化和双碳经济中重要的芯片机遇。为了抓住这一巨大市场，业内都在积极布局垂直的生产体系。ROHM凭借着前瞻的市场洞察以及SiC 产品竞争力，已经在市场占据了先机。而探索的脚步并不会停止，据悉，ROHM第5代的SiC产品已经投入研发，预计2025年会推出相应的产品，碳化硅模块也会陆续推出相应的产品。