Yole Group和Serma Technologies联手分析了来自领先制造商的五种批量生产的SiC MOSFET的性能，并了解了他们的技术选择。

Yole Group半导体基板与材料高级技术与成本分析师Amine Allouche表示：“电动汽车、可再生能源和工业自动化等行业对高效可靠的电力电子系统的需求日益增长，这增加了对SiC MOSFET进行彻底分析的必要性。”

在此背景下，市场、技术、性能、逆向工程和成本分析公司Yole Group除了其年度市场和技术报告《功率SiC和功率SiC–Manufacturing 2024》及其季度报告《功率SiC/GaN化合物半导体市场监测》外，还与Serma Technologies合作，推出了其新的SiC MOSFET分立器件性能分析报告。

功率SiC制造

Yole Group认为，由于产能扩张，功率SiC WFE（晶圆前端设备）市场将在2026年达到51亿美元的峰值，设备制造商将解决产能过剩和特定制造挑战问题。

数十亿的功率SiC市场正在吸引各个层面的重大投资和产能扩张，包括器件、外延晶圆和晶圆。设备厂商正在不同地点进行设施建设。SiC晶圆制造一直被认为是一个瓶颈，因此过去几年产能大幅扩张，尤其是在中国，推动了大量的设备订单。

尽管短期内受到全球经济的不利影响，但功率SiC和GaN在2029年分别保持了超过100亿美元和22.5亿美元的增长轨迹。投资并购重塑了功率SiC和GAN市场。

多家碳化硅公司宣布了未来几年的产能扩张计划，以满足终端系统的要求，特别是在汽车领域。意法半导体、安森美、英飞凌、Wolfspeed和罗姆等领先的器件制造商都在不同地点进行设施建设。

最近一个季度，厂商的投资有了一些更新。在SiC晶圆和外延晶圆层面，大规模产能扩张在2023年实现了强劲增长，尤其是在中国。然而，这也导致了SiC材料的产能过剩。此外，8英寸SiC平台实现了技术规模的扩大，显著降低了成本。Wolfspeed的MHV晶圆厂自2022年开业以来一直在不断扩大。更多的设备制造商计划在H2-24开始批量出货。

鉴于纯电动汽车增长放缓，2024年SiC市场将面临较低的增长。H1-24的供应链正在去库存，等待2025年更强劲的增长。

SiC MOSFET分立器件性能比较分析

Serma Technologies是一家服务和技术公司，致力于半导体、材料、复合材料、汽车、系统、电池、水力发电以及信号和电力电子太阳能的专业技术、分析、控制、测试、咨询和信息活动。Serma Technologies在研发、设计、制造和维护阶段为客户提供长周期的工业服务。

Serma Technologies的测试台

该公司与Yole合作在相同的测试条件下评估和比较了来自全球制造商的五个1200V级分立SiC MOSFET（以及一个参考Si IGBT器件），对关键参数和特性进行了评估，为工程师、研究人员和寻求优化电源解决方案的行业提供有价值的见解。

这份新的SiC MOSFET分立器件性能比较分析报告深入研究了所选SiC MOSFET的静态性能，以全面了解其优点。器件包括Wolfspeed（C3M0075120D）、罗姆（SCT3080KLHR）、英飞凌（AIMW120R080M1）、意法半导体（SCTW40N120G2VAG）、安邦半导体（AS1M080120P）和作为参考的英飞凌Si IGBT器件（IKW15N120CS7）。值得一提的是，安邦半导体是一家位于中国深圳的公司。

·Wolfspeed C3M0075120D

采用C3M™ MOSFET技术N沟道增强模式SiC MOSFET，具有高阻断电压、低导通电阻、低电容高速开关、低反向恢复（Qrr）快速本征二极管等特性。应用包括：可再生能源、电动汽车电池充电器、高压DC-DC转换器、开关电源等。有助于提高系统效率，降低冷却要求，增加功率密度，•提高系统开关频率。

·罗姆SCT3080KLHR

采用沟槽栅极结构的N沟道SiC-MOSFET。与平面型SiC-MOSFET相比，同一芯片尺寸的导通电阻可降低50%，这将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗。特性：低导通电阻、快速开关速度、快速反向恢复、易于并联驱动。

·英飞凌AIMW120R080M1

车规级CoolSiC™ MOSFET，有助于增加开关频率，显著减少磁性组件体积和重量，最多可减少25%，降低应用成本。该器件1200V开关的最低栅极电荷和器件电容电平、内部换流体二极管无反向恢复损耗、与温度无关的低开关损耗和无阈值导通状态特性，有助于保证简单设计和易于控制的应用设计。主要应用包括：混合动力、纯电动汽车车载充电器OBC和DC-DC应用。

·意法半导体SCTW40N120G2VAG

采用意法半导体先进和创新的第二代SiC MOSFET技术开发的。该器件的单位面积导通电阻非常低，开关性能好，开关损耗的变化几乎与结温无关。这款汽车级碳化硅功率MOSFET为1200V、33 A、75mΩ（典型值，TJ=25℃），AEC-Q101认证，工作结温能力（TJ=200℃），非常快速和坚固的本征体二极管，极低的栅极电荷和输入电容，采用HiP247封装。应用包括：主逆变器（电力牵引）、EV/HEV用DC/DC转换器、车载充电器（OBC）等。

·安邦半导体AS1M080120P

安邦半导体的AS1M080120P是一个TO-247-3 N沟道1200V 36A SiC功率MOSFET，不知道Yole Group和Serma Technologies为什么找来这款器件进行评估，因为该公司并没有上述大厂那么知名。AS1M080120P的特点包括：高阻断电压、低导通电阻；低电容高速开关；易于并联，驱动简单。适用于开关电源、高压DC/DC转换器、电机驱动器等应用。

英飞凌IKW15N120CS7

选择这个硅器件的目的是与SiC功率MOSFET 进行对比。1200V/15A TRENCHSTOP™ IGBT7 S7单管带有EC7二极管，适用于硬开关，采用 TO-247 封装。该产品具备低 VCEsat，在目标应用中可实现极低导通损耗，同时，其中非常软的快速二极管有助于将开关损耗降至最低，从而降低总体损耗。应用包括：电机控制、不间断电源（UPS）等。

对上述器件的比较分析涉及在不同操作条件下评估关键指标，如导通电阻、漏极到源极电压、阈值电压、击穿电压、漏电流等。该报告还提供了所测试器件的重要参数的数据和图表，包括在不同温度（-55℃、-40℃、25℃、150℃、175℃）下测试的RDS(on)(VGS)、RDS(on)(IDS)、VDS、VGS(th)、VBR(DSS)、IDSS、IGSS、QG、IDS(VDS)和ISD(VSD)。例如，通过表征Vgs（th）和击穿电压Vbr的温度演变，以评估所比较器件在整个温度范围内的温度稳定性行为。

可以看到，这些SiC器件的导通电阻在75-150mΩ之间，相差还是很大的，关键在于针对应用场景选择合适的器件。

标称栅源阈值电压VGSth=f（T℃）测试

Serma Technologies功率元件测试经理Pierre-Emmanuel Blanc，“性能测试在各种温度下进行，并符合JEDEC规范和标准，如JESD 24和JEP 183。测试方案为每个参考测试三个DuT。”他指出，在相同的测试条件下进行的第三方客观分析提供了比器件数据表通常提供的更可靠的性能比较。

此外，Yole Group还对所有器件进行了物理分析，提供了光学和SEM图像，以及封装敞开和管芯横截面的详细测量结果。最后根据设备的“性能与成本”权衡对其进行比较。

分立SiC MOSFET和Si IGBT封装敞开光学图像

给出的结论

报告显示，如果在最佳模式下或在性能测试确定的特定条件下使用，在各种温度范围内，一些SiC器件在性能方面具有明显的竞争优势。因此，1200V SiC MOSFET是BEV向800V系统过渡的推动者。

报告认为，1200V SiC MOSFET是BEV向800V系统过渡的推动者。事实上，SiC MOSFET已成为电力电子领域的关键，以其卓越的性能特征改变了众多应用。SiC MOSFET具有令人印象深刻的特性，包括高击穿电压、低导通电阻和优异的导热性，使其成为高频和高温环境下功率开关器件的理想选择。Yole Group预测，到2029年，SiC器件市场将达到100亿美元。