在新能源汽車、光伏、電力電子等市場(chǎng)需求帶動(dòng)下，全球碳化硅市場(chǎng)規(guī)模正在快速成長(zhǎng)。而新能源汽車作為碳化硅器件最大的下游應(yīng)用市場(chǎng)，受益于終端需求驅(qū)動(dòng)，其市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。Yole表示，在未來(lái)5年內(nèi)，SiC功率器件將很快占據(jù)整個(gè)功率器件市場(chǎng)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(huì)上透露了其在SiC功率器件的一系列相關(guān)進(jìn)展、規(guī)劃以及預(yù)期，此外還重點(diǎn)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(jì)劃
2010年率先推出了世界先進(jìn)的SiC MOSFET，隨后2015年又推出了世界先進(jìn)的溝槽結(jié)構(gòu)SiC MOSFET，通過(guò)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(kāi)發(fā)實(shí)力和供貨能力。2021年，羅姆公司掌舵人松本社長(zhǎng)提出了最新的企業(yè)宣言：成為用電子器件解決社會(huì)問(wèn)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(chǎng)宣傳課高級(jí)經(jīng)理張嘉煜介紹，羅姆擁有世界先進(jìn)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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，羅姆近兩年和諸多客戶進(jìn)行技術(shù)上的合作。2020年與緯湃科技合作開(kāi)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(shí)驗(yàn)室，也是進(jìn)行以碳化硅為主的電源解決方案的開(kāi)發(fā)。2021年與吉利簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，與正海集團(tuán)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(guò)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(chǎng)在電動(dòng)汽車和工業(yè)上面，這兩個(gè)市場(chǎng)占有了羅姆碳化硅業(yè)務(wù)的60%-70%，此外，在太陽(yáng)能新能源市場(chǎng)也是羅姆著力推廣的一個(gè)新方向。面對(duì)市場(chǎng)對(duì)SiC功率器件急劇增長(zhǎng)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(jì)劃，相比2021年，預(yù)計(jì)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(kuò)產(chǎn)計(jì)劃打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
羅姆一直以來(lái)積極進(jìn)行具有先見(jiàn)性的投資，并于2022年開(kāi)始正式啟動(dòng)羅姆阿波羅筑后工廠，但是市場(chǎng)需求以超過(guò)預(yù)期的速度在不斷擴(kuò)大。對(duì)于當(dāng)前的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，羅姆認(rèn)為供應(yīng)能力是關(guān)鍵，提前布局，致力于擴(kuò)大生產(chǎn)能力，推進(jìn)新的設(shè)備投資。預(yù)計(jì)到2025年為止，投資總額為1700億日元～2200億日元。
今年將實(shí)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(kāi)始研發(fā)碳化硅產(chǎn)品，2010年成為全球首家進(jìn)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(shí)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(jìn)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(jì)2025年和2028年推出第5代和第6代產(chǎn)品時(shí)分別再降30%。
眾所周知，擴(kuò)大 SiC 襯底尺寸既能增加產(chǎn)能供給，又能進(jìn)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(jìn)入6英寸的碳化硅晶圓時(shí)代，2023年將實(shí)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(guò)優(yōu)良技術(shù)實(shí)現(xiàn)單個(gè)元件尺寸的增加。從2015 年開(kāi)始的主流都是25平方毫米最大的規(guī)格，預(yù)計(jì)到2024年羅姆會(huì)實(shí)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(shì)明顯
羅姆第4代SiC MOSFET利用羅姆自有設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)一步改進(jìn)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(jiǎn)便、高可靠性的主要特點(diǎn)。
在低損耗方面，第3代跟第4代新產(chǎn)品對(duì)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(huì)同樣降低40%的水準(zhǔn)。
此外，還可改善開(kāi)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(huì)被降低，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的開(kāi)關(guān)特性。在同等導(dǎo)通阻抗的情況下芯片會(huì)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(kāi)通，同樣能夠保證芯片更高速的開(kāi)啟和關(guān)斷。
在使用簡(jiǎn)便方面，柵極的電壓會(huì)推進(jìn)8-15V可以與IGBT等目前廣泛應(yīng)用的柵極驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)使用。第3代的產(chǎn)品在15V驅(qū)動(dòng)和18V驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)通阻抗差是30%，也就是說(shuō)用15V IGBT通用的電壓驅(qū)動(dòng)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(dòng)。
無(wú)負(fù)壓驅(qū)動(dòng)可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，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(shí)寄生電容的減小，也會(huì)抑制器件的誤開(kāi)啟。
在可靠性方面，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通阻抗跟短路耐受時(shí)間是折中的考量，RonA減小帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)直接是SCWT變短，羅姆實(shí)現(xiàn)了通過(guò)減小飽和電流去實(shí)現(xiàn)優(yōu)化這兩個(gè)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(shí)間的延長(zhǎng)。
預(yù)計(jì)汽車市場(chǎng)銷售額增速較快
張嘉煜介紹，2022上半財(cái)年（2022年4月至2022年9月），羅姆集團(tuán)總銷售額約2600億日元，折合約130億元人民幣，營(yíng)業(yè)利潤(rùn)為504億日元，純利潤(rùn)為521億日元。通過(guò)2022年的上半財(cái)年計(jì)劃以及2021年上半年實(shí)際的銷售額情況對(duì)比，2022年實(shí)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(yíng)業(yè)利潤(rùn)提高了46%，包括主營(yíng)業(yè)務(wù)之外的其他業(yè)務(wù)在內(nèi)的經(jīng)常利潤(rùn)達(dá)到了87%，純利潤(rùn)增長(zhǎng)了70%。從市場(chǎng)領(lǐng)域來(lái)看，汽車領(lǐng)域、工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域以及計(jì)算機(jī)和儲(chǔ)存設(shè)備領(lǐng)域都有20%以上的增長(zhǎng)。從國(guó)家/地區(qū)來(lái)看，日本本土增長(zhǎng)近10%，中國(guó)增長(zhǎng)21.6%，歐洲有近33%的增長(zhǎng)。
基于2022上半財(cái)年的實(shí)際情況，羅姆對(duì)整個(gè)財(cái)年做了銷售預(yù)測(cè)。從2022年4月到2023年3月，羅姆預(yù)估整體銷售額達(dá)到5200億日元，折合人民幣約250-260億元。營(yíng)業(yè)利潤(rùn)預(yù)計(jì)達(dá)到900億日元，純利潤(rùn)預(yù)計(jì)達(dá)到800億日元。和上一財(cái)年相比預(yù)計(jì)增長(zhǎng)10%-40%。
在市場(chǎng)領(lǐng)域方面，羅姆預(yù)估汽車市場(chǎng)還是一個(gè)增長(zhǎng)速度比較快的領(lǐng)域，可能整年的銷售額增長(zhǎng)會(huì)在24%以上。在國(guó)家 / 地區(qū)方面，包括中國(guó)在內(nèi)整個(gè)市場(chǎng)銷售額增長(zhǎng)是可預(yù)期的，其中，中國(guó)銷售額預(yù)計(jì)增長(zhǎng)30%以上，繼續(xù)看好中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展。
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