【CASICON 2021】中电科五十五所刘强:碳化硅MOSFET技术问题及55所产品开发进展

日期:2021-09-17     来源:半导体产业网    
核心提示:报告分析了目前碳化硅MOSFET技术主要面临问题及解决方法,以及国基南方下一步进展及未来发展规划。
9月13-14日,“2021中国(南京)功率与射频半导体技术市场应用峰会(CASICON 2021)”在南京召开。本届峰会由半导体产业网、第三代半导体产业主办,并得到了南京大学、第三代半导体产业技术创新战略联盟的指导。
刘强
中电科五十五所高级工程师刘强带来了题为“碳化硅MOSFET技术问题及55所产品开发进展”的主题报告。报告分析了目前碳化硅MOSFET技术主要面临问题及解决方法,以及国基南方下一步进展及未来发展规划。
 
SiC MOSFET器件对比Si IGBT具有开关损耗优势显著,可实现更低导通损耗等优势。对比Si MOSFET具有电流密度更高,导通损耗低,全温度区间变化小等优势。
 
商用SiC肖特基二极管于2001、SiC MOSFET 2011年推出,目前已经超越“概念验证”阶段。SiC MOSFET产品技术已发展到第三代,采用新型栅氧、沟槽结构等技术,未来将向更大电流密度、更宽电压范围、更高可靠性等方向发展。
 
不过,目前SiC MOSFET还存在市场渗透率低的问题,商业化进程依然比较缓慢,特别是SiC MOSFET器件;目前市场规模不到硅电力电子器件的3%。主要原因是价格高,效率、降低系统成本等收益尚未充分体现;产品成熟度待提升,器件可靠性问题尚未完全解决;封装和驱动等问题未完全解决,性能优势未得到充分发挥。
 
SiC MOSFET产品成熟度也有待提高,其中,阈值电压较低、厂家间差异大,长期稳定性问题仍需提升;栅极击穿离散较大,栅氧介质的高温长期可靠性仍需验证;体二极管正向导通状态下的双极型漂移问题尚未完全解决。
 
目前国基南方在材料-芯片及器件设计-芯片制造-封装-可靠性测试,拥有自主外延生长能力,目前供片能力超过3万片/年,后续进一步扩产至10万片/年,可以满足600V-20000V 器件研发生产需求。芯片及器件设计方面拥有宽禁带国家重点实验室,专利受理300余项,其中发明专利超过200项,PCT 10项;R&D投入4500万元/年,先后承担并完成了多项国家SiC电力电子器件重大专项、科技部“重点研发计划”等方面的研究课题;拥有6英寸SiC专用工艺线,国内最早实现6英寸SiC MOSFET量产,专业化的模块封装能力和先进的器件测试分析能力,可半导体功率模块研制和批产,年产150万只功率模块。
 
报告同时介绍了国基南方下一步进展及未来发展规划,将关注第二代SiC MOSFET产品开发,超高压SiC MOSFET器件及模块以及SiC集成电路。

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