來源: 英飛凌工業半導體

英飛凌憑藉 CoolSiC™ MOSFET G2 技術，再度突破極限，實現更高效率、更低功耗，這也使英飛凌在日益發展且競爭激烈的碳化矽市場，屹立於創新浪潮之巔。在過去三年，碳化矽市場經歷了蓬勃發展，特別是在全球能源轉型相關應用領域，例如，太陽能、儲能、電動車和電動車充電基礎設施。英飛凌 CoolSiC™ 產品系列在這些領域大有可為。

Q：CoolSiC™ MOSFET 是被許多應用所青睞的功率半導體。以電動車充電站為例，CoolSiC™ MOSFET 將來自電網的電力轉換為汽車電池的電能－－而且損耗水準明顯低於任何形式的矽基產品。請問 CoolSiC™ MOSFET G2 與上一代產品相比，在這方面有什麼優勢？

A：英飛凌：憑藉 CoolSiC™ MOSFET G2 技術，我們再次在降低功耗方面取得了巨大突破。例如，更加高效的 G2 晶片與更先進的封裝技術相結合，可以將電動車快速充電站的功率損耗比上一代產品降低 10%。CoolSiC™ MOSFET G2 在太陽能、儲能、電機驅動和工業電源等其他應用領域，也具有類似的優勢。

Q：具體來說這意味著什麼？能舉例說明嗎？

A：英飛凌：我們從碳化矽的通用優勢講起。與矽基產品相比，碳化矽可將快速充電站的效率提升 2%。這可能聽起來算不了什麼，但實際上，其節能效果非常顯著。這項進步將能革新快速充電器的設計，與矽基解決方案相比，將充電時間縮短約 25%。此外，它還能節省大量能源。如果為 1000 萬輛汽車充電，每年就能節省 600 GWh 的電量，從而避免 20 多萬噸二氧化碳的排放，換言之，可以在不增加能源消耗的情況下，為另外 20 萬輛汽車充電。如今借助我們的 CoolSiC™ MOSFET G2，我們有望將效率再提高 0.3%，這意味著，每為 1000 萬輛汽車充電，每年還能額外節省約 90 GWh 的電量。

Q：CoolSiC™ MOSFET G2 還具有哪些優勢？

A：英飛凌：與矽基產品相比，碳化矽的主要優勢不僅體現在功率損耗方面，還體現在功率密度上。在能量轉換系統中，碳化矽元件的開關頻率是最好的矽基產品的三倍，有時甚至更快。因此，系統可以使用更小巧的磁性元件，從而大幅縮小系統的尺寸，減輕系統的重量。由於使用了更少的材料，產品的設計更加緊湊，這不僅節省了成本，也更加環保。借助 CoolSiC™ MOSFET G2，我們還能大幅提高單一 MOSFET 產品的功率上限，相較於上一代產品，最高可提高 60%，具體取決於使用的封裝類型。此外，我們還採用了優異的 .XT 技術，用於將晶片黏合到封裝上。這種技術將晶片的瞬態熱阻降低了 25% 甚至更高。與傳統的鍵合技術相比，.XT 技術將晶片性能提高了 15%，並其使用壽命延長了 80%。這使得我們在分立元件和模組產品市場上都具備了實實在在的競爭優勢。

Q：英飛凌客戶能否輕鬆地從老一代產品過渡到新一代產品？還是說，他們必須對設計做出大幅變動？

A：英飛凌：我們在規劃 CoolSiC™ MOSFET G2 時，除了確保為客戶大幅提升性價比之外，還確保從設計的角度，能夠輕鬆快速地從上一代產品過渡到新一代產品。 CoolSiC™ MOSFET G2 的另一個優點在於它更堅固耐用。作為 1200V 電壓等級功率元件的特性之一，CoolSiC™ MOSFET G2 的最大工作結溫從過去的 175 攝氏度提高到了攝氏 200 度，這意味著客戶有了更大的靈活性，可以在過載條件下進行開發設計。這是上一代產品所不能做到的。

Q：CoolSiC™ MOSFET G2 最有前景的應用是什麼？

A：英飛凌：過去三年中，碳化矽市場的蓬勃發展，為 CoolSiC™ MOSFET G2 開闢了廣泛的應用領域，包括工業、太陽能、儲能，以及電動車充電領域。CoolSiC™ MOSFET G2 有望開啟全新的應用領域。在新一代產品中，我們再次為分立元件提供標準工業封裝，例如，TO-247、D2PAK 7-pin，以及頂部散熱封裝。由此可見，第二代 CoolSiC™ MOSFET 是真正意義上的全能型產品，用途非常廣泛。

Q：在訪談的最後，我們來簡要地了解現狀：如何評價英飛凌目前對碳化矽的部署？

A：英飛凌：英飛凌是第一家將商用碳化矽產品推向市場的公司，於 2001 年推出了碳化矽二極體。我們在這個領域有著悠久而成功的歷史。就 SiC MOSFET 而言，英飛凌很早就決定要投資溝槽柵狀結構。這一決定主要有兩個動機：首先，是出於碳化矽的考慮：與平面型相比，垂直 SiC 晶面的缺陷密度較低，這是 SiC 材料的普遍特性。因此，與平面型 MOSFET 相比，溝槽型具有更好的溝道電導率。這也確保了閘極氧化層的可靠性，從而確保最低的 SiC MOSFET 現場故障 FIT 率。我們可以使用更厚更可靠的氧化層，因此，可以執行更嚴格的篩選程序，而這正是獲得可媲美矽基產品的可靠性的先決條件。其次，溝槽柵的優勢，非常適合未來的可持續縮小（shrink）技術路線圖。在功率 MOSFET 的半導體製造過程中，在垂直維度上的關鍵尺寸（例如，溝槽長度）比水平維度更好控制。最後，幾乎所有現代矽基元件都是基於溝槽柵極結構的，並且已經廣泛取代了平面型 MOSFET。因此，我們決心放棄乍看上去更輕鬆的平面型設計，而選擇這種需要大量專業知識的複雜工藝，並且取得了成功。在 CoolSiC™ MOSFET G2 產品中，英飛凌延續了上一代元件的出色性能，尤其是其已被驗證的高可靠性的特性。

從應用的角度來看，我們從一開始就專注於汽車以及各種工業應用。因此，不論是外形尺寸，還是電壓等級方面，我們都擁有市面上最廣泛、最細分的碳化矽產品組合之一。這使得客戶能夠在廣泛的應用場景中，選擇能夠實現最佳性價比的產品，包括具備優異性能的硬開關和軟開關產品。我們在未來將繼續堅持這一行之有效的策略。通過擴大我們在居林（正在建造迄今為止世界上最大的 200mm 碳化矽生產設施）的製造能力，以及我們採取的其他措施，我們已經找到了應對快速增長的碳化矽市場的正確措施。因此可以說，我們已經為未來做好了部署，所有關鍵要素均已就位，我們將推動碳化矽業務的發展，助力英飛凌革新碳化矽市場。

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