ROHM开发出业界先进的第4代低导通电阻SiC MOSFET

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demi 发布于:周三, 06/17/2020 - 11:33 ,关键词:

~可加快车载主机逆变器等的普及速度~

全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)开发出“1200V 第4代SiC MOSFET※1”,非常适用于包括主机逆变器在内的车载动力总成系统和工业设备的电源。

对于功率半导体来说,当导通电阻降低时短路耐受时间※2就会缩短,两者之间存在着矛盾权衡关系,因此在降低SiC MOSFET的导通电阻时,如何兼顾短路耐受时间一直是一个挑战。

此次开发的新产品,通过进一步改进ROHM独有的双沟槽结构※3,改善了二者之间的矛盾权衡关系,与以往产品相比,在不牺牲短路耐受时间的前提下成功地将单位面积的导通电阻降低了约40%。

而且,通过大幅减少寄生电容※4(开关过程中的课题),与以往产品相比,成功地将开关损耗降低了约50%。

因此,采用低导通电阻和高速开关性能兼具的第4代 SiC MOSFET,将非常有助于显著缩小车载逆变器和各种开关电源等众多应用的体积并进一步降低其功耗。本产品已于2020年6月份开始以裸芯片的形式依次提供样品,未来计划以分立封装的形式提供样品。

近年来,新一代电动汽车(xEV)的进一步普及,促进了更高效、更小型、更轻量的电动系统的开发。特别是在驱动中发挥核心作用的主机逆变器系统,其小型高效化已成为重要课题之一,这就要求进一步改进功率元器件。

另外,在电动汽车(EV)领域,为延长续航里程,车载电池的容量呈日益增加趋势。与此同时,要求缩短充电时间,并且电池的电压也越来越高(800V)。为了解决这些课题,能够实现高耐压和低损耗的SiC功率元器件被寄予厚望。

在这种背景下,ROHM于2010年在全球率先开始了SiC MOSFET的量产。ROHM很早就开始加强符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q101的产品阵容,并在车载充电器(On Board Charger:OBC)等领域拥有很高的市场份额。此次,导通电阻和短路耐受时间之间取得更好权衡的第4代 SiC MOSFET的推出,除现有市场之外,还将加速在以主机逆变器为主的市场中的应用。

未来,ROHM将会不断壮大SiC功率元器件的产品阵容,并结合充分发挥元器件性能的控制IC等外围元器件和模块化技术优势,继续为下一代汽车技术创新贡献力量。另外,ROHM还会继续为客户提供包括削减应用开发工时和有助于预防评估问题的在线仿真工具在内的多样化解决方案,帮助客户解决问题。

特点

1.通过改善沟槽结构,实现业界极低的导通电阻

ROHM通过采用独有结构,于2015年全球首家成功实现沟槽结构※5SiC MOSFET的量产。其后,一直致力于进一步提高元器件的性能,但在降低低导通电阻方面,如何兼顾存在矛盾权衡关系的短路耐受时间一直是一个挑战。

此次,通过进一步改善ROHM独有的双沟槽结构,在不牺牲短路耐受时间的前提下,成功地使导通电阻比以往产品降低约40%。

ROHM开发出业界先进的第4代低导通电阻SiC MOSFET

2.通过大幅降低寄生电容,实现更低开关损耗

通常,MOSFET的各种寄生电容具有随着导通电阻的降低和电流的提高而增加的趋势,因而存在无法充分发挥SiC原有的高速开关特性的课题。

此次,通过大幅降低栅漏电容(Cgd),成功地使开关损耗比以往产品降低约50%。

ROHM开发出业界先进的第4代低导通电阻SiC MOSFET

术语解说

※1) MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的缩写)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是FET中最常用的结构。用作开关元件。

※2) 短路耐受时间

MOSFET短路(Short)时达到损坏程度所需的时间。通常,当发生短路时,会流过超出设计值的大电流,并因异常发热引起热失控,最后导致损坏。提高短路耐受能力涉及到与包括导通电阻在内的性能之间的权衡。

※3) 双沟槽结构

ROHM独有的沟槽结构。在SiC MOSFET中采用沟槽结构可有效降低导通电阻,这一点早已引起关注,但是需要缓和栅极沟槽部分产生的电场,以确保元器件的长期可靠性。

ROHM通过采用可以缓和这种电场集中问题的独有双沟槽结构,成功攻克了该课题,并于2015年全球首家实现了沟槽结构SiC MOSFET的量产。

※4) 寄生电容

电子元器件内部的物理结构引起的寄生电容。对于MOSFET来说,有栅源电容(Cgs)、栅漏电容(Cgd)和漏源电容(Cds)。栅源电容和栅漏电容取决于栅极氧化膜的电容。漏源电容是寄生二极管的结电容。

※5) 沟槽结构

沟槽(Trench)意为凹槽。是在芯片表面形成凹槽,并在其侧壁形成MOSFET栅极的结构。不存在平面型MOSFET在结构上存在的JFET电阻,比平面结构更容易实现微细化,有望实现接近SiC材料原本性能的导通电阻。

关于罗姆(ROHM)

罗姆(ROHM)成立于1958年,由最初的主要产品-电阻器的生产开始,历经半个多世纪的发展,已成为全球知名的半导体厂商。罗姆的企业理念是:“我们始终将产品质量放在第一位。无论遇到多大的困难,都将为国内外用户源源不断地提供大量优质产品,并为文化的进步与提高作出贡献”。

罗姆的生产、销售、研发网络遍及世界各地。产品涉及多个领域,其中包括IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。在世界电子行业中,罗姆的众多高品质产品得到了市场的许可和赞许,成为系统IC和先进半导体技术方面的主导企业。

关于罗姆(ROHM)在中国的业务发展

销售网点:最早于1974年成立了罗姆半导体香港有限公司。在1999年成立了罗姆半导体(上海)有限公司, 2006年成立了罗姆半导体(深圳)有限公司,2018年成立了罗姆半导体(北京)有限公司。为了迅速且准确应对不断扩大的中国市场的要求,罗姆在中国构建了与总部同样的集开发、销售、制造于一体的一条龙体制。作为罗姆的特色,积极开展“密切贴近客户”的销售活动,力求向客户提供周到的服务。目前在全国共设有19处销售网点,其中包括香港、上海、深圳、北京这4家销售公司以及其15家分公司(分公司:大连、天津、青岛、南京、合肥、苏州、杭州、宁波、西安、武汉、东莞、广州、厦门、珠海、重庆)。并且,正在逐步扩大分销网络。

技术中心:在上海和深圳设有设计中心和QA中心,在北京设有华北设计中心,提供技术和品质支持。设计中心配备精通各类市场的开发和设计支持人员,可以从软件到硬件以综合解决方案的形式,针对客户需求进行技术提案。并且,当产品发生不良情况时,QA中心会在24小时以内对申诉做出答复。

生产基地:1993年在天津(罗姆半导体(中国)有限公司)和大连(罗姆电子大连有限公司)分别建立了生产工厂。在天津进行二极管、LED、激光二极管、LED显示器和光学传感器的生产,在大连进行电源模块、热敏打印头、接触式图像传感器、光学传感器的生产,作为罗姆的主力生产基地,源源不断地向中国国内外提供高品质产品。

社会贡献:罗姆还致力于与国内外众多研究机关和企业加强合作,积极推进产学研联合的研发活动。2006年与清华大学签订了产学联合框架协议,积极地展开关于电子元器件尖端技术开发的产学联合。2008年,在清华大学内捐资建设“清华-罗姆电子工程馆”,并已于2011年4月竣工。2012年,在清华大学设立了“清华-罗姆联合研究中心”,从事光学元器件、通信广播、生物芯片、SiC功率器件应用、非挥发处理器芯片、传感器和传感器网络技术(结构设施健康监测)、人工智能(机器健康检测)等联合研究项目。除清华大学之外,罗姆还与国内多家知名高校进行产学合作,不断结出丰硕成果。

罗姆将以长年不断积累起来的技术力量和高品质以及可靠性为基础,通过集开发、生产、销售为一体的扎实的技术支持、客户服务体制,与客户构筑坚实的合作关系,作为扎根中国的企业,为提高客户产品实力、客户业务发展以及中国的节能环保事业做出积极贡献。

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