一．SiC、GaN器件在电力电子市场

　　根据赛迪顾问统计 ，2021年全球SiC、GaN器件在电力电子市场的应用规模约19.57亿美元，其中SiC器件约为15.62亿美元，GaN器件约为3.95亿美元，市场渗透率约为4.6%-7.3%，较2020年提升2个百分点以上，整体市场持续高速增长，预计2024年能达到50.13亿美元。
 

图1 2019-2024年全球宽禁带半导体电力电子应用市场规模及预测

二．EV的电压平台

　　800V高压系统是从整车电气角度提出的，电气系统电压范围在230V~450V之间时，统称为400V平台，电气系统电压范围在550V~930V之间时，统称为800V平台。受限于Si基IGBT功率器件的耐压能力，2009年至今的电动汽车多数搭载400V电压平台。2021年，国内车企掀起了一轮800V电压平台车型的发布热潮。包括比亚迪、吉利、极狐、现代、广汽、小鹏等都陆续发布了搭载800V高电压平台的车型，其中比亚迪、小鹏、极氪汽车等都将800V电压平台车型的量产定在了2022年。
 

图2 电控拓扑图

三．1200V SiC MOSFET在800V电压平台中的优势

　　1. 相对于Si基IGBT，SiC传输损耗和开关损耗低，应用于800V高压平台的电动汽车，整车可节能5~10%。丰田、蔚来、罗姆做了大量的研究，仿真及实测不同的工况和车型，发现采用SiC模块比采用Si模块能耗降低5%~10%。

　　2. SiC 主驱使得电源频率和电机转速增加，相同功率下转矩增加，体积减小，可节省车内空间。

　　3. 整体来看，SiC 的耐高压能力是Si的10倍，更适用1000V以上的中高压范围。目前xEV车中的主驱逆变器仍以IGBT+Si FRD为主，考虑到未来电动汽车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量，SiC基MOSFET将是大势所趋。


四．技术难点成功突破优势

　　栅氧是MOSFET研发中较核心的工艺，所以我们通过模拟监控进行监控测试，包括物理监控、电性监测等检控方式，以此保证可以提供给客户更优良稳定的产品，下面通过这几项监测进行模拟实验。

　　1. 栅氧的粗糙度是整个产品较核心的工艺。如若粗糙度过大，后面薄膜覆盖的均匀性会较差，进而影响整个产品的电性。如下图所示，经过我司工艺调整后粗糙度得到明显优化。
 

图3 我司栅氧的粗糙度优化工艺

　　2. 栅氧化完整性(GOI)会严重影响芯片的生产成品率和性能稳定性。设备厂商建议GOI的均匀性≤5%，而我司开发的工艺菜单 ，与设备原厂的标准菜单相比，最后成品良率更佳、均匀性更好(均匀性≤0.5%)。
 

　　图4 绿能芯创工艺菜单与设备原厂标准菜单参数对比

　　公司产品国产替代兼容性好，结构稳定符合仿真结果 (图五)，反向电压大于1350伏 (图六)，Benchmark gate threshold voltage, VGS(th) = 4.5V ，可满足15/18V 开启(Recommended turn-on gate voltage )。

　　在实际市场应用中兼具性价比，可满足新能源车、可再生能源发电、工业电源、智能电网等“双碳”目标重点应用领域高速增长的需求。
 

　　图5 GIET SiC MOSFET结构图

　　图6 GIET 1200V SiC MOSFET测试反向电压超过1200V

　　图7 GIET 1200V SiC MOSFET 转移特性曲线

　　SiC MOSFET较Si基功率器件具有耐高压、耐高温、耐高频、低开关损耗、低导通电阻、反向恢复快等优秀特性，具备更高可靠性，有助于降低总体能耗和缩小设备尺寸，减少器件使用量，提升系统效率，应用前景广阔。

　　目前我司自有六吋SiC晶圆厂，可保证长期稳定的供货。

五、选型建议

　　1.GT1E1M120A (碳化硅场效应管 1200V/40mΩ 划片不封装)

　　GT1E1M120B (碳化硅场效应管 1200V/40mΩ 不划片不封装)

　　GT1E1M120W (碳化硅场效应管 1200V/40mΩ TO247-3)

　　GT1E1M120T (碳化硅场效应管 1200V/40mΩ TO247-4)

　　2.根据主驱电机电控未来的规格发展趋势，我们建议还可以选择其他型号 , 绿能芯创1200V SiC MOSFET系列产品。

　　如需产品详情，敬请联系我司销售部。

　　联系电话：0533-3881818 邮箱：Sales@gietsic.com