罗姆加码碳化硅模块，八英寸SiC明年量产

在近年火热的SiC市场，罗姆是当之无愧的先驱。
 
早在2009年，罗姆就收购了德国的晶圆厂SiCrystal，为公司打造有竞争力的SiC供应链打下了夯实的基础。而在过去十几年的发展力，罗姆也凭借全方位的布局，深厚的技术基础，在SiC器件市场高歌猛进。
 
于日前于深圳举办的PCIM Asia会场，罗姆半导体高级经理苏勇锦在与半导体行业观察等交流时透露，目前统计到2027年量产的所有项目，ROHM已经在全球范围内获得130家以上的Design-win。这也帮助公司迄今在SiC方面拿到的pipeline高达1万亿日币。展望2025财年和2027财年，罗姆更是有望在碳化硅板块分别做到1100亿日币和2200亿日币。
 
 

能取得这样的成就，如上所述，归功于罗姆一贯以来在SiC上的投入。
 
电动车带动SiC需求增长，罗姆全面布局
 
毋庸置疑，新能源车的兴起，是SiC需求大增的主要动力来源。尤其是在特斯拉在Model 3中采用了SiC之后，更是点燃了这个宽禁带材料在电车应用的激情。
 
据知名分析机构Yole预测计到 2029 年，SiC 器件市场价值将达到近 100 亿美元，2023 年至 2029 年的复合年增长率为 24%。汽车和（主要是电动汽车应用）推动了 SiC 的增长。该行业在 2023 年占据了大部分市场，预计到 2029 年将进一步增长。
 

 
苏勇锦也介绍说，碳化硅目前最大的应用市场之一是电动车市场。
 
他指出，电动车主要的组成部分包括OBC、DC-DC、驱动单元（牵引逆变器、电机等）。例如有三合一的，有单独做电控的，还有多合一的产品等等。总体而言，汽车电动驱动的部分主要是靠功率器件（IGBT、碳化硅）来驱动，而通常情况下需要三相，因为电机有三相，如果再细分有六个桥臂。
 
“做电控的时候，大部分厂家可能会把其中一个桥臂两个MOSFET放在一个模块里面，这就是二合一的模块。还有一些把六个MOSFET都放在同一个模块，就是六合一的模块。”苏勇锦接着说。
 

 
作为一家领先的SiC厂商，罗姆在电动车应用方面也深耕多年。除了提供先进的碳化硅、半导体以外，公司还提供包括用来驱动碳化硅隔离栅极驱动IC、电源管理IC，以及电流、电流检测的电阻、二三极管等周边的器件，以一整套完整解决方案服务客户。在苏勇锦看来，这样的服务是很有必要的，因为要用好功率器件（特别是碳化硅），周边部件的配套提案很重要。而罗姆在这块做了很多产品的研究，足以给客户提供优秀的解决方案。
 
“隔离型栅极驱动器在电控当中是非常重要的零部件，是用来驱动SiC MOSFET；罗姆还拥有独创的无磁芯变压器隔离技术；此外，我们还拥有包括内部芯片的保护功能、温度监控、电源内置、保护电路等在内的比较丰富的产品线。”苏勇锦接着说。
 
苏勇锦强调，之所以罗姆能够在这些领域广泛布局，得益于公司在模拟器件这个领域积累非常多的经验。他同时还透露，从2016年开始，罗姆在全球首家量产集电源和温度控制于同一封装的磁隔离栅极驱动器。到目前，罗姆在电动汽车的电控上的磁隔离份额已经达到全球第一的份额。随着电动车对高可靠性、高性能的需求增多，罗姆力争保持绝对份额，持续扩大销售额。
 

 
苏勇锦引用Yole的数据接着说，在电动汽车市场，牵引逆变器的功率要求最大，里面用的碳化硅、IGBT晶圆数也是非常大的，这也是现在电动车的主战场之一。当中，全碳化硅模块占比更是达到90%以上。
 
看到这个需求的罗姆，正在全力以赴。
 
模块市场，罗姆TRCDRIVE pack^TM出击
 
据了解，SiC模块市场主要分为两种形态，分别是灌胶模块和塑封模块。但根据行业专家的观点，传统的HPD灌胶模块只是SiC模块的“过渡性”封装方案，并不能充分发挥SiC MOSFET芯片的高耐温、高频率和高耐压等优势，而且很难克服杂散电感、可靠性、兼容性、工作温度等方面的挑战。
 
为此，塑封模块成为了行业很多厂商的选择。这也是罗姆推出了采用塑封工艺TRCDRIVE pack^TM模块的原因。苏勇锦介绍说，该系列模块产品是公司经过多年调研和研发得到的成果。当中，TRC代表牵引，DRIVE代表驱动，从命名即可以看出这款产品是专门针对电动汽车主机逆变器量身定制的。
 
总结而言，如下图所示，该模块拥有小型、高功率密度、减少安装工时和大量生产四个特点。
“press fit pin加上塑封的模块，这个工艺以及能把它的公差做好，这是我们最大的创新点。”苏勇锦强调。
 

 
为了满足终端的多样化需求，TRCDRIVE pack^TM产品阵容分为两个耐压级别：针对低压平台750V和针对高压平台1200V。面向不同车型的需求，罗姆还针对不同的功率段，为该系列产品设计了一大一小两个尺寸。其中，普通的轿车就用小的模块，如超跑、SUV等输出功率更大的大车型，可以利用大一点的模块。当然，这些模块的输出电流也是有些差异，其最大的输出电流可以达到700A以上的水平。
 
“从工艺来说，模块要和散热板连接，目前主流的是用普通的散热结构，但在底部散热板方面，我们使用了银烧结的工艺，这样的话其热阻就更低，出流能力、整机散热性能也可以更好，罗姆在这两个功能上做差异化设计，也是考虑了不同客户的需求。”苏勇锦解析说。
 

 
为了更好地推动SiC产品的发展，罗姆今年发布了EcoSiC^TM品牌。其中前半部分Eco有“环保、生态”的含义，至于SiC则是罗姆重点发展的战略产品之一。与此同时，EcoSiC^TM中的“E”还代表地球、元器件，“E”的蓝色底色则是代表罗姆对未来技术的创新，还有环保的承诺。
 
如图所示，SiC中“i”这个字母上面的一点是六角形的，而不是圆形的，这主要体现了当前主流的碳化硅器件都是6HSiC，于是罗姆在这个设计上采用六边形的结构。
 
“罗姆希望EcoSiC^TM可以引领碳化硅朝着创新和更环保、更生态的路线发展。”苏勇锦强调。
 
八英寸SiC，明年商用
 
展望未来，除了现有模块的单品以外，罗姆还将推出六合一SiC封装型模块产品，并根据模块特点重新设计水道、散热板、电容等，力求充分发挥其性能。针对下一代汽车的平台，罗姆承诺将持续优化和改良，当然也保持产品的兼容性。罗姆方面举例说，即使公司做了六合一模块，也同样可以和之前的模块产品实现pin to pin，但功率密度同样可以达到原来的1.3倍左右。
 
当然，持之以恒的技术投入和创新，是罗姆能够在SiC市场屹立至今的根本。例如在八英寸SiC方面，公司就已经取得了显著的进展。
 
熟悉硅芯片的读者应该知道，从两英寸、四英寸、六英寸，再到八英寸和十二英寸，随着硅片的直径增加，在每个硅片上能够切割出的芯片越来越多，这就为降低芯片成本创造了机遇。于是，这种思路也鼓舞着深受成本困扰的SiC业者。作为SiC行业的老兵，罗姆也正在八英寸SiC上下了不少的功夫。
 
在PCIM Asia深圳展会现场，罗姆更是带来了公司的八英寸SiC MOSFET展示，如他们所说，这是公司首次在中国大陆市场展示这个产品。与此同时，罗姆的工作人员还透露，公司预计在2025年量产八英寸SiC，届时公司还会带来第五代碳化硅MOSFET。
 
可以预见的是，在罗姆等厂商的推动下，SiC的应用将会越来越广泛，电动汽车市场体验届时必将再上一个新台阶。