产能十年扩充25倍，罗姆加速SiC器件布局

随着新能源汽车的火热，SiC逐渐显露出了成为功率器件后起之秀的潜质。根据市场分析机构Yole的预测，在未来五年，SiC功率器件在整个功率器件市场的份额将高达30%。到2027年，整个行业规模也将会高达60亿美元。

功率器件的领先供应商罗姆也认为，在2024到2026的三个年度中，有高达9000亿日元的SiC市场有待开拓。为此，他们做了一个长远的规划，以确保自己能成为这个市场的有力竞争者。

回顾罗姆在SiC市场上的投入，则可以追溯到2000年。如下图所示，公司在SiC领域也多次实现了全球首创。例如在2010年成为全球首家实现碳化硅SBD和MOSFET量产的企业。而这些成就得益于罗姆过去多年的厚积薄发。

纵观现在的SiC器件供应商，在关键的衬底获取上，有向第三方采购和自给自足两种模式。由于衬底的生产是一个漫长且技术含量极高的过程，为此市场上的衬底长经常会处于供不应求的状态。这就促使SiC器件领先供应商用尽各种手段去保证衬底供给，打造自己的衬底工厂就是其中一个选择，而罗姆早前2009年就看到了这一点。

资料显示，从1997年开始运营的SiCrystal AG（现SiCrystal GmbH）是基于1990年代初期在埃尔朗根-纽伦堡大学进行的研究而成立的，并于2009年加入日本电子元器件制造商罗姆集团，这也是SiCrystal历史上的重大转折点。

在收购了SiCrystal之后，罗姆打造在SiC领域打造起了大家熟悉的“垂直统合型”的生产体系，在公司内部实现了从SiC晶圆到封装产品的“一条龙”生产。。得益于这样的体制，让罗姆可以保持长期稳定的供货。

正因为拥有了可控的供应链，面对市场需求的的剧增，罗姆制定了一个大幅提升产能计划。

据罗姆半导体（上海）有限公司技术中心副总经理周劲先生介绍，相比2021年，公司预计2025年能将SiC产能提升6倍，到2030年，更将同比2021年提升25倍。“已经投产的宫崎基地和阿波罗筑后工厂为我们扩产计划打下坚实的基础。”周劲补充说。

这意味着罗姆SiC的产能十年将提高25倍。

在保证了供应的同时，罗姆还在极力发展公司的SiC器件研发技术，例如在2015年量产沟槽式SiC MOS就是一个创举。这些投入让罗姆推出了多种类型的SiC器件，并将其应用到多个领域。

周劲告诉记者，罗姆的SiC主要瞄准的主要的市场包括了电动汽车上面的OBC、DCDC、主驱动器以及燃料电池相关的一些电气设备方面的应用；工业机器大型电机、感应加热器、高频加热器、电池检验设备等工业应用也是罗姆SiC发力的又一个方向。“汽车跟工业两个市场占有了罗姆碳化硅业务的60%-70%的占比。”周劲解释道。“此外，太阳能、蓄电、UPS、服务器、基站以及通信业务也是罗姆SiC着力推广的一个新方向。”周劲接着说。

在去年11月接受日经采访的时候，罗姆社长松本功表示，通过建设新工厂等增产投资，公司的SiC份额可提高到30％。

要实现这个目标，持续升级技术是必要的，这也是罗姆一直正在践行的。

在具体谈罗姆的SiC MOS，我们先对SiC MOS的制造技术做一些基本的科普。

据了解，现在的SiC MOS主要有平面式和沟槽式两种制造技术。其中，平面金氧半场效晶体管的优势在于易于制造且非常可靠，但在减小芯片尺寸以提高产量的过程中，其横向拓扑结构限制了最终缩小范围；而沟槽式金氧半场效晶体管的设计能降低导通电阻，让芯片制造商能缩小芯片尺寸，从而实现更好的产品，还能降低碳化硅用量，从而提高产量。

正是基于这个考虑，罗姆在2010年就推出了其第一代的平面SiC MOS后，就在后续的产品转向了沟槽式设计。罗姆进一步指出，普通的单沟槽结构由于栅极沟槽底部电场集中而存在长期可靠性相关的问题。有见及此，ROHM开发出了拥有专利的双沟槽结构，通过在源极部分也设置沟槽结构，缓和了栅极沟槽底部的电场集中问题，确保了长期可靠性，从而成功投入量产。

在历经过去多年的发展，罗姆也的沟槽式SiC MOS也发展到了第四代。

据周劲介绍，第四代碳化硅是罗姆在2021年实现量产的产品，在不牺牲短路耐受时间的情况下，能将其导通电阻（RonA）相较于原来的第3代降低40%，传导损耗相应降低。在向低导通阻抗进化的同时，罗姆SiC还朝着耐压的方面进化。据周劲所说，公司的第三代产品中拥有650V的耐压，但到了第4代，耐压直接从650V提高到750V，从而给客户的方案设计带来一定的便利。

“罗姆第四代SiC另外的一个改善是开关特性。把导通阻抗降低之后，意味着同样电流、同样导通阻抗情况下，芯片的尺寸会降低，这样带来的好处是寄生的电容都会被降低，让开关会比较容易能够实现高速的开关特性。”周劲解释道。“开关特性大幅度的改善之余，还有抑制自开启、误开通的好处。”周劲接着说。

在罗姆的第四代SiC中，其栅极电压会推进8-15V，这使得其可以与IGBT等等目前广泛应用的栅极驱动电路等同使用，从而简化了客户的驱动电路设计。同时，罗姆产品的Vth会比较高，0V能够可靠的关断。再者，罗姆芯片高速开关的特性带来的寄生电容的减小也会抑制自开启、自导通的风险。基于此，客户在使用罗姆器件进行设计的时候可以选择无负压驱动的方式，简化了电路设计；又因为

内部栅极的降低，使得外部栅极电阻的调整更为灵活。

“使用罗姆的第四代SiC MOSFET进行设计，可以获得如下几点的优势。”周劲总结说。

在谈到未来规划时，周劲表示，从2015年开始，主流产品的最大规格都是25平方毫米。但到2024年，罗姆会实现50平方毫米的产品，以支持更高电流输出的需求。他同时指出，罗姆计划在2025年的第五代和2028年的第六代产品上，再将代际的导通电阻降低30%。

此外，公司将增加晶圆的直径，进一步把碳化硅器件的成本继续持续的降低。据周劲所说，2023年，罗姆将实现200mm即8英寸衬底的量产。

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