ST：垂直整合碳化硅供应链，从汽车扩展到工业

日前，在意法半导体工业巡演北京站上，意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域营销和应用副总裁沐杰励Francesco Muggeri介绍了意法半导体的碳化硅产品线，Muggeri表示，意法半导体的碳化硅产品目前在汽车行业得到了大量应用，目前正在积极向工业领域进军。

根据2019投资者关系日时透露的消息，2018年，意法半导体碳化硅的产值为一亿美元，预计2019年全年将翻一倍至两亿。目前意法半导体是全球排名第一的车用碳化硅MOSFET供应商，有超过20个车厂与之合作，量产车型更是达到了10个以上。其中包括欧洲8大车厂，雷诺尼桑以及三菱等日系，现代起亚等韩系车厂都和意法有着广泛合作。

也正是如此，意法半导体制定了中期目标，2025年碳化硅市占率超30%。

技术方面，意法半导体正在开发下一代沟槽式技术(trench technology)的碳化硅，使得器件尺寸不断缩小。而在产线方面，一方面意法半导体并购了Norstel AB大部分股权，使得公司可以自主生产SiC外延，此外，意法半导体还和Cree-Wolfspeed签署了多年碳化硅供货协议，以保证稳定的产能。

“过去几年，SiC的基材有些短缺，这也是我们积极部署产线的重要原因。这个月开始，意大利Catania工厂旁就会诞生一个全新的碳化硅工厂。此外，当我们自己来做外延的时候，我们就会变得主动，同时也不需要美国供应商来提供产品，这对中国市场非常重要。”Muggeri说道。

Muggeri强调道，在功率器件领域，意法半导体除了分立元件之外，还提供了标准模块和解决方案，满足客户即插即用的需求。目前这些模块主要应用在汽车市场，但未来同样适合大功率的工业市场中。

关于碳化硅技术的补充

碳化硅（SiC）是一种宽带隙材料，与硅相比，具有许多优点，例如，工作温度更高，散热性能得到改善，开关和导通损耗更低。不过，宽带隙材料比硅基材料的量产难度更高。

如图所示，相比硅技术，碳化硅在功率密度，温度效应等方面具有显著优势。

碳化硅的优点包括如下：

更高的性能和工作电压

功率损失极低
本征SiC体二极管（MOSFET）（4象限开关操作）
开关比硅更快，更可靠
在击穿电压相同的条件下，芯片尺寸更小
能效更高
导热性高

更高的工作频率

开关损耗更低，二极管开关性能出色
更小、更轻量化的系统

更高的工作温度

工作节温最高200℃
散热要求降低，可用于轻量化系统，延长使用寿命

容易驱动

完全兼容标准栅极驱动器
设计更简单

意法半导体在碳化硅开发商的历史

意法半导体从1996年开始从事碳化硅技术研发。在半导体市场推出一项新技术，质量高、寿命长，成本有竞争力是基本要求。意法半导体战胜了这种宽带隙材料的量产挑战，于2004年开始生产其首款SiC二极管。2009年，意法半导体的第一款 SiC MOSFET投产，此后又增加了1200V的SiC MOSFET和功率肖特基二极管，以完善原来的650V产品组合。

意法半导体的6英寸碳化硅晶圆于2017年投产，生产规模扩大有助于降低芯片成本，提高市场供应量，满足日益增多的SiC应用的需求（包括更多的太阳能逆变器、工业电机驱动器、家用电器和电源适配器）。