给SiC“挖坑”，国产有机会吗？

admin 2024-6-18 13:23 126人围观人工智能

在Si IGBT和Si MOSFET时代，沟槽栅结构的设计比平面栅结构具有明显的性能优势。而到了SiC时代，这个祖传“挖坑”的手艺却开始有了风险。想要做出沟槽型SiC MOSFET，就要先克服各种难题。因此，现在SiC MOSFET在业界 ...

在Si IGBT和Si MOSFET时代，沟槽栅结构的设计比平面栅结构具有明显的性能优势。而到了SiC时代，这个祖传“挖坑”的手艺却开始有了风险。想要做出沟槽型SiC MOSFET，就要先克服各种难题。

因此，现在SiC MOSFET在业界分化成两派：一派更为激进地推进沟槽型SiC MOSFET，主要玩家包括罗姆和英飞凌，一派更为保守地追求平面型SiC MOSFET，玩家主要包括意法半导体、安森美和Wolfspeed。

去年，保守派的安森美宣布于2024年发布的M4T MOSFET将是他们的第一代沟槽MOSFET，眼看产品即将面世。相比之下，意法半导体致力于至少在接下来的两代产品中采用平面设计器件，并布局沟槽器件，或许2025年正式开启沟槽元年。

可以说，是平面型，还是沟槽型，业界的激烈争论永不休止。虽然如此，但厂商却在SiC MOSFET的规划中，又“老老实实”把沟槽器件当作最终目标。在这背后，国产是否也有机会？

挖坑提升性能

SiC功率器件研究要追溯到上世纪80年底啊，自从2001年Infineon推出第一款商业SiC二极管以来，SiC器件的研究已经得到了极大的发展。

目前，SiC二极管（PiN、SBD、JBS）和SiC MOSFET应用最广泛，产业化成熟度最高，SiC IGBT和GTO等器件由于技术难度更大，仍处于研发阶段，距离产业化有较大的差距。

随着SiC功率器件逐渐演进，平面型的SiC MOSFET已经达到缩小MOS元胞尺寸而无法降低导通电阻的程度，即便采用更小的光刻尺寸，单位面积的导通电阻也很难降到2mΩ·cm2以下。

换句话说就是平面型SiC MOSFET有瓶颈，因此，沟槽型开始成为二极管和MOSFET的重点。

与Si类似，沟槽型SiC可以构建更深的P型掩蔽，大大减小了反向阻断时结位置的电场强度，从而降低二极管的漏电流，提高了器件的热稳定性；此外，它将导电沟道从水平的晶面转移到了表面电子迁移率更高的竖直晶面，消除JFET区域，使器件导通电阻更低，减小了导通损耗，因此沟槽型SiC MOSFET具有更高的单元密度，极低的寄生电感和更快的开关速度。

简单来说，沟槽型的SiC MOSFET的设计更紧凑，使得关键的金属氧化物半导体（MOS）接口能够垂直定向而不是横向定向，从而实现更低电阻的设计。