在新能源汽車、光伏、電力電子等市場需求帶動下，全球碳化硅市場規(guī)模正在快速成長。而新能源汽車作為碳化硅器件最大的下游應(yīng)用市場，受益于終端需求驅(qū)動，其市場規(guī)模也在不斷擴大。Yole表示，在未來5年內(nèi)，SiC功率器件將很快占據(jù)整個功率器件市場的30%。
近日，全球知名半導(dǎo)體制造商羅姆（ROHM）在舉辦的媒體交流會上透露了其在SiC功率器件的一系列相關(guān)進展、規(guī)劃以及預(yù)期，此外還重點介紹了羅姆的第4代碳化硅技術(shù)和相應(yīng)產(chǎn)品。
制定大幅提升產(chǎn)能計劃
2010年率先推出了世界先進的SiC MOSFET，隨后2015年又推出了世界先進的溝槽結(jié)構(gòu)SiC MOSFET，通過多年的努力，羅姆在碳化硅領(lǐng)域已經(jīng)擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)開發(fā)實力和供貨能力。2021年，羅姆公司掌舵人松本社長提出了最新的企業(yè)宣言：成為用電子器件解決社會問題的企業(yè)——Electronics for the Future。
據(jù)羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司市場宣傳課高級經(jīng)理張嘉煜介紹，羅姆擁有世界先進的碳化硅材料以及硅、氮化鎵等技術(shù)，打造了可以高效處理電力的功率半導(dǎo)體器件。特別是羅姆的IDM（垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體系）和品質(zhì)保證體系，能夠提供從晶圓到芯片、封裝、模組，可滿足半導(dǎo)體廠商、模塊廠商以及OEM廠商的各種各樣的需求。
為保持在SiC器件市場的競爭力，羅姆近兩年和諸多客戶進行技術(shù)上的合作。2020年與緯湃科技合作開發(fā)碳化硅電源解決方案，同年與臻驅(qū)科技建立了聯(lián)合實驗室，也是進行以碳化硅為主的電源解決方案的開發(fā)。2021年與吉利簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，與正海集團成立碳化硅功率模塊合資公司海姆希科，同年，被UAES(聯(lián)合電子)公司認(rèn)證為碳化硅功率器件解決方案的首選供應(yīng)商，產(chǎn)品用于逆變器。2022年，Lucid公司OBC應(yīng)用了羅姆的SiC MOSFET。同年，羅姆的SiC MOSFET也通過了賽米控公司的認(rèn)證，應(yīng)用在其eMPack®模塊里面。
目前，羅姆主要的市場在電動汽車和工業(yè)上面，這兩個市場占有了羅姆碳化硅業(yè)務(wù)的60%-70%，此外，在太陽能新能源市場也是羅姆著力推廣的一個新方向。面對市場對SiC功率器件急劇增長的需求以及近兩年的產(chǎn)能缺口，羅姆制定了大幅度提升產(chǎn)能的計劃，相比2021年，預(yù)計2025年產(chǎn)能提升6倍，到2030年提升25倍。而宮崎基地和阿波羅筑后工廠新廠房的投入使用，為羅姆的擴產(chǎn)計劃打下堅實基礎(chǔ)。
羅姆一直以來積極進行具有先見性的投資，并于2022年開始正式啟動羅姆阿波羅筑后工廠，但是市場需求以超過預(yù)期的速度在不斷擴大。對于當(dāng)前的業(yè)務(wù)增長，羅姆認(rèn)為供應(yīng)能力是關(guān)鍵，提前布局，致力于擴大生產(chǎn)能力，推進新的設(shè)備投資。預(yù)計到2025年為止，投資總額為1700億日元～2200億日元。
今年將實現(xiàn)8英寸襯底量產(chǎn)
羅姆有著20多年研發(fā)SiC的歷史，2000年開始研發(fā)碳化硅產(chǎn)品，2010年成為全球首家進行碳化硅SBD和MOSFET量產(chǎn)的企業(yè)，之后在2021年發(fā)布了第4代的溝槽SiC MOSFET，2023年實現(xiàn)8英寸碳化硅襯底的量產(chǎn)，之后還有牽引功率模塊的產(chǎn)品。
羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理周勁表示，羅姆一直在加快SiC功率器件的迭代進度，2021年推出的第4代SiC器件已經(jīng)量產(chǎn)并供應(yīng)，第4代SiC器件的導(dǎo)通電阻（RonA）較第3代下降了40%，預(yù)計2025年和2028年推出第5代和第6代產(chǎn)品時分別再降30%。
眾所周知，擴大 SiC 襯底尺寸既能增加產(chǎn)能供給，又能進一步降低 SiC 器件的平均成本。因此，羅姆增加晶圓的直徑，提高生產(chǎn)效率，把碳化硅器件的成本繼續(xù)持續(xù)的降低。
“2017年羅姆全面進入6英寸的碳化硅晶圓時代，2023年將實現(xiàn)200mm即8英寸襯底的量產(chǎn)。”周勁透露，按照規(guī)劃，羅姆還將通過優(yōu)良技術(shù)實現(xiàn)單個元件尺寸的增加。從2015 年開始的主流都是25平方毫米最大的規(guī)格，預(yù)計到2024年羅姆會實現(xiàn)50平方毫米的產(chǎn)品，可以支持更高電流輸出的需求。
第4代SiC MOSFET優(yōu)勢明顯
羅姆第4代SiC MOSFET利用羅姆自有設(shè)計技術(shù)，進一步改進了雙溝槽結(jié)構(gòu)。周勁詳細(xì)介紹了第4代SiC MOSFET低損耗、使用簡便、高可靠性的主要特點。
在低損耗方面，第3代跟第4代新產(chǎn)品對比，在降低標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通阻抗40%后，同樣尺寸的芯片，第3代大約是30毫歐，第4代能夠?qū)崿F(xiàn)18毫歐的導(dǎo)通阻抗的降低，導(dǎo)通損耗會同樣降低40%的水準(zhǔn)。
此外，還可改善開關(guān)特性，把導(dǎo)通阻抗降低之后，同樣電流、導(dǎo)通阻抗情況下，寄生的電容都會被降低，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的開關(guān)特性。在同等導(dǎo)通阻抗的情況下芯片會變小，成本得以降低。此外，明顯減少了寄生電容Cgd，可有效抑制 MOSFET器件的誤開通，同樣能夠保證芯片更高速的開啟和關(guān)斷。
在使用簡便方面，柵極的電壓會推進8-15V可以與IGBT等目前廣泛應(yīng)用的柵極驅(qū)動電路同時使用。第3代的產(chǎn)品在15V驅(qū)動和18V驅(qū)動的導(dǎo)通阻抗差是30%，也就是說用15V IGBT通用的電壓驅(qū)動不能夠?qū)崿F(xiàn)SiC MOSFET的理想狀態(tài)。第4代產(chǎn)品在15V的情況下就可以滿足一般狀態(tài)的碳化硅全負(fù)載驅(qū)動。
無負(fù)壓驅(qū)動可以簡化電路設(shè)計，降低系統(tǒng)損耗。羅姆第4代SiC MOSFET門限電壓較高，0V可有效關(guān)斷，同時寄生電容的減小，也會抑制器件的誤開啟。
在可靠性方面，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通阻抗跟短路耐受時間是折中的考量，RonA減小帶來的風(fēng)險直接是SCWT變短，羅姆實現(xiàn)了通過減小飽和電流去實現(xiàn)優(yōu)化這兩個參數(shù)的折中，第4代產(chǎn)品降低了飽和電流值，能夠?qū)崿F(xiàn)短路耐受時間的延長。
預(yù)計汽車市場銷售額增速較快
張嘉煜介紹，2022上半財年（2022年4月至2022年9月），羅姆集團總銷售額約2600億日元，折合約130億元人民幣，營業(yè)利潤為504億日元，純利潤為521億日元。通過2022年的上半財年計劃以及2021年上半年實際的銷售額情況對比，2022年實際銷售額都有不同程度的提高。羅姆的銷售額提高了16.7%，營業(yè)利潤提高了46%，包括主營業(yè)務(wù)之外的其他業(yè)務(wù)在內(nèi)的經(jīng)常利潤達到了87%，純利潤增長了70%。從市場領(lǐng)域來看，汽車領(lǐng)域、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域以及計算機和儲存設(shè)備領(lǐng)域都有20%以上的增長。從國家/地區(qū)來看，日本本土增長近10%，中國增長21.6%，歐洲有近33%的增長。
基于2022上半財年的實際情況，羅姆對整個財年做了銷售預(yù)測。從2022年4月到2023年3月，羅姆預(yù)估整體銷售額達到5200億日元，折合人民幣約250-260億元。營業(yè)利潤預(yù)計達到900億日元，純利潤預(yù)計達到800億日元。和上一財年相比預(yù)計增長10%-40%。
在市場領(lǐng)域方面，羅姆預(yù)估汽車市場還是一個增長速度比較快的領(lǐng)域，可能整年的銷售額增長會在24%以上。在國家 / 地區(qū)方面，包括中國在內(nèi)整個市場銷售額增長是可預(yù)期的，其中，中國銷售額預(yù)計增長30%以上，繼續(xù)看好中國市場的發(fā)展。
