世界首家“全SiC”功率模块开始量产

日本知名半导体制造商罗姆株式会社(总部：日本京都市)推出的“全SiC”功率模块(额定1200V/100A)开始投入量产。该产品的内置功率半导体元件全部采用SiC(Silicon Carbide：碳化硅)构成。

此产品安装在工业设备和太阳能电池等中负责电力转换的变频器、转换器上，与普通的Si(硅)材质的IGBT模块相比，具备以下优势，有效解决了世界能源和资源等地球环境问题。

●开关损耗降低85%

●与传统的400A级别的Si-IGBT模块相替换时，体积减小约50%

●损耗低，因此发热少，可减小冷却装置体积，从而可实现设备整体的小型化

本产品计划在罗姆总部工厂(京都市)从3月份下旬开始量产、出货。

近年来，在工业设备和太阳能电池、电动汽车、铁路等电力电子技术领域，与Si元件相比，电力转换时损耗少、材料性能卓越的SiC元件/模块的实际应用备受期待。

根据估算，将传统的Si半导体全部替换为SiC后的节能效果，仅在日本国内就相当于4座核电站的发电量※2，因此，各公司都已强化了相关研究开发。在这种背景下，罗姆于2010年在世界上率先成功实现了SiC-SBD和SiC-MOSFET两种SiC元件的量产，在行业中遥遥领先。

与此同时，关于“全SiC”模块，即所内置的功率元件全部将Si替换为SiC，多年来，虽然全世界的制造商多方试制，但在可靠性上存在诸多课题，一直无法实现量产。

※1：根据罗姆的调查(截止2012年3月22日)

※2：根据日本工程振兴协会(ENAA)的调查：截止2020年日本国内主要领域都导入了SiC功率元件的情况下

(按1座100万kW级的核电站=8.8TWh/年估算)

此次，通过罗姆开发出的独创的缺陷控制技术和筛选法，使可靠性得以确保。另外，针对SiC制备过程中特有的1700℃高温工序，为了防止其发生特性劣化，罗姆开发了控制技术，于世界首家确立了“全SiC”功率模块的量产体制。

内置最先进的SiC-SBD和SiC-MOSFET两种元件，与传统的Si-IGBT模块相比，可以将电力转换时的损耗降低85%。另外，与IGBT模块相比，在10倍于其的频率-100kHz以上的高频环境下工作成为可能。该产品的额定电流为100A，通过高速开关和低损耗化，可以与额定电流为200～400A的Si-IGBT模块进行替换。

不仅如此，通过设计和工艺的改善，罗姆还成功开发出散热性卓越的模块。替换传统的400A级别的Si-IGBT模块时，体积可减小约50%。由于损耗低，因此发热少，可减小外置的冷却装置体积，从而非常有助于设备整体的小型化。

罗姆将以SiC为首的功率元件事业作为发展战略之一定位，今后，加强实现更高耐压、更大电流的SiC元件/模块的产品阵容的同时，不断推进完善SiC 沟槽式MOSFET和SiC-IPM(智能电源模块)等SiC相关产品的阵容与量产化。

<特点>

1) 开关损耗降低85%

内置了最先进的SiC-SBD与SiC-MOSFET的“全SiC”模块，与传统的Si-IGBT相比，开关损耗可降低85%。

2) 实现小型、轻薄封装

通过设计和工艺改善，成功开发出散热性卓越的模块。大大有助于设备的小型化需求。

<电路图>

<术语解说>

?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor的简称)

绝缘栅双极晶体管。给栅极安装了MOSFET的双极晶体管。

?MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field　Effect　Transistor的简称)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是FET中最被普遍使用的结构。作为开关元件使用。

?SBD(肖特基势垒二极管Schottky Barrier Diode　的简称)

使金属和半导体接触从而形成肖特基结，利用其可得到整流性(二极管特性)的二极管。具有&ldquo;无少数载流子存储效应，高速性能卓越&rdquo;的特点。