SiC市場需求旺盛增長，對于供應商而言，抓緊產能擴充是重中之重。雖然市場足夠大，但競爭依然存在。對于SiC技術、設計支持和解決方案等方面，供應商也要體現出自己的競爭優勢。

從2017年特斯拉Model 3開始配備SiC，標志著新能源汽車行業的功率半導體開始了從Si向SiC的轉變。而近年來光儲充一體化的方案也進一步擴大了SiC類功率器件的市場需求。

根據Yole Intelligence最新發布 2023年版功率SiC報告顯示，預計到2028年，全球功率SiC器件市場將增長至近90億美元，比2022年增長31%。

主要行業應用方向有電力SiC市場以及各種工業應用，包括交通、能源和電信等。其中汽車應用在SiC市場中占據主導地位，占比高達70%。

受到下游SiC市場需求的鼓舞，上游芯片廠商在SiC領域不約而同地開始各種大手筆的投資計劃，資金并購案和產能擴充計劃紛紛上線。而安森美(onsemi)在其中表現亮眼，SiC業務的增長率方面超越了同行。從其今年最新二季度的財報成績看，SiC收入同比增長近4倍，僅在第二季度安森美就簽署了超過30億美元的SiC長期服務協議。

SiC業務得以如此高速增長背后的原因何在？而對于汽車和儲能等應用領域，安森美有何優勢解決方案？如何能夠更好地支持中國本土客戶的研發創新？對這一系列的問題，安森美汽車主驅逆變器半導體中國區負責人Bryan Lu先生和安森美應用市場工程師Kane Jia先生進行了精彩的分享。

戶用光儲充一體的能量微網方案，目前在國內外的市場滲透情況和發展趨勢如何？

Kane Jia：全球新能源汽車預計在2023年銷售超過14M輛，為了滿足不斷增長的電車充電需求，以及國家雙碳目標，我們需要利用清潔能源來盡量代替傳統能源，并且采用儲能系統來減緩用電高峰對電網的負擔以及不斷上升的電費對用戶的負擔。光儲充一體發電站是近年來興起的一種能夠將光伏逆變器、儲能系統以及電車充電樁整合在一體的，具有自給自足充電能力的公共設施。它主要利用光伏面板發電以及電網供電為充電樁供電，同時并聯儲能系統，儲存能量用于高峰用電時期，一定程度上解決了電網負擔以及電價上升的問題。

整套系統中包含了多個功率變換單元，其中涉及到相當數量的功率器件產品。系統效率的損耗在多個功率變換過程中是難以避免的，利用SiC器件優秀的耐壓以及熱導等特性，可以顯著的提高系統效率以及功率密度，有助于提高充電樁輸出功率和功率密度。比如，在最新的800V直流充電系統中采用1200V規格的SiC器件可以允許更高的母線電壓，減少工作電流，從而減少系統損耗，或者允許更高的充電功率。在光伏逆變器的DC-DC變換器中采用SiC器件可以提高系統工作頻率，減少電感尺寸，最終減少光伏逆變器的尺寸和產品擁有成本。在一些超充站中的高功率直流充電樁中（比如超過300千瓦）也可以采用SiC功率模塊來替代SiC單管以提高整體散熱能力以及由寄生參數和高速開關所帶來的負面影響。

車用SiC模塊的市場需求非常旺盛，onsemi如何保證客戶的供貨穩定？

Bryan Lu：從產能方面，安森美（onsemi）正積極加速進行SiC擴產，以滿足市場需求，同時，加速部分6英寸轉向8英寸的轉型進程。安森美也通過與客戶簽署戰略合作協議，為客戶鎖定現有及未來的產能，并密切溝通以及時獲取客戶的動態需求，從而保障SiC產品的按時交付。

中國主機廠客戶相比歐美的傳統客戶，有何特點？安森美如何支持國內的主機廠客戶的產品快速研發上市的需求？

Bryan Lu：中國的主機廠客戶也就是我們常說的OEM，他們算是汽車半導體芯片產業鏈里的最終的客戶。在這里我們要把新能源汽車的OEM和燃油車的OEM區分開來。在燃油車領域，目前中國的OEM和歐美的OEM在整個研發體系上已經比較接近了。但是在新能源汽車領域，國內和歐美的OEM差別還是比較大的。由于新能源汽車和傳統燃油車有著本質上的差別，所以整個研發體系，并不完全可以互相借鑒。而且中國已經是全球最大的新能源汽車產銷國家，競爭非常激烈。為了保持競爭力，要求中國的OEM產品的定位要非常的準確，要緊貼著市場的需求。一旦定位偏差比較大，大概率會泯然于江湖中。而一旦出現定位的偏差，需要即時的糾正。所以響應速度要求非常高。然后產品的產銷預測也變得比較有挑戰。這個就對整個供應鏈的要求也比較高，研發階段要能快速配合樣品的交付，測試的順利進行。這里面涉及到商務和技術支持的配合。后期量產之后，對于產能的支持要求也很高。

針對以上的特點，安森美有完善的商務同時還有很強的技術支持團隊來支持中國傳統和新能源OEM的以上需求。同時安森美在國內的兩大模塊生產基地也可以很好的配合OEM的產能爬坡需求。

為了實現更長續航，車用SiC更在向著更高電壓等級發展，請問onsemi目前提供車用SiC模塊最高支持多大電壓？900V、1200V的SiC模塊產品的上車情況如何？

Bryan Lu：汽車應用中的電池電壓等級決定了功率器件的電壓等級。例如，電動汽車驅動中的400V電池電壓需要750V的SiC， 800V的電動汽車電池市場需要1200V的SiC MOSFET。安森美的1200 V M3S EliteSiC 最高支持800 V電池架構，其900V和1200VSiC功率模塊都在新能源汽車市場上獲得了廣泛的應用，其中用于電驅的900V EliteSiC市場反饋非常不錯。我們在設計的時候充分考慮了已獲得市場廣泛應用的單面直接散熱(SSDC)封裝的特點，也就是它的雜散電感相對比較大，然后SiC的開關速度比較快，這樣會容易形成比較高的關斷尖峰電壓，如果為了避免這個比較高的尖峰電壓而采取限制SiC的開關速度，會使得SiC快速開關的特點得不到發揮，我們針對這個應用把擊穿電壓BV設計到了900V，這樣可以使得SiC可以工作在高速下，同時也無懼比較高的尖峰電壓，這樣也不需要客戶在使用上需要妥協效率和速度。

RDS(on)、溫升、小體積是業界對于SiC器件的關鍵要求，請問如何應對和平衡這些挑戰？

Bryan Lu：RDS(on),溫升和小體積的需求是持續性的，也就是每個用戶都在追求這三個指標的持續降低。不過他們三者之間的關系不是簡單的加或者減。RDS(on)的降低，必然帶來導通損耗的減小，這也意味著在同樣的條件下，溫升有可能降低，也就是說也許體積可以減小。但是我們要注意的是，在實際的應用中，損耗是由導通損耗和開關損耗構成的，在不同的應用里它們兩個的占比是不一樣的。所以我們會根據實際的應用去優化RDS(on)和開關的loss，這樣才能更好的控制溫升。總的來說我們會在固定的溫升和體積邊界條件之內去優化RDS(on)來使得整個功率模塊更加的匹配客戶的需求。或者是在犧牲某一項參數的前提下去匹配客戶的需求。所以和客戶緊密的合作才能應對和平衡這些挑戰。

SiC作為一種較新的功率器件，對于開發者而言相對比較陌生。為方便加速客戶的產品開發和上市時間，onsemi提供了哪些SiC相關的設計支持？

Bryan Lu：安森美可以為客戶提供一整套方案，包括SiC器件及專用驅動、配套的評估板/套件、SPICE 模型和仿真工具、參考設計、選型指南、應用手冊及其他設計支持。

電力電子設計人員通常需要使用仿真工具來驗證所設計的功能。安森美為SiC器件開發了基于物理的、可擴展的SPICE模型。此外，Elite Power仿真工具能夠為工程師精確呈現所設計的電路在使用EliteSiC產品系列時的工況，包括邊界工況，配合使用軟硬開關皆適用的PLECS 模型自助生成工具，這種虛擬環境使系統設計人員能夠在進入硬件環節之前快速迭代并優化方案，從而顯著縮短產品上市時間。

垂直端到端的供應鏈是onsemi SiC的一大特色，請問這種端到端的垂直供應鏈能夠提供哪些優勢？

Bryan Lu：安森美垂直的端到端SiC供應鏈的優勢在于，無論質量和產能都可以得到保障，并具有成本優勢，安森美在每一個環節的know-how都可以借鑒到上游其他環節，能夠很好地控制從最開始到最后產品的整個過程。每一個環節的失效都可以向上溯源，看到底是哪個環節出了問題。這樣，就會使技術和產品迭代更快，同時也能夠確保產品質量。而且，將所有關鍵環節都掌握在自己手里，可以控制生產節奏，按照市場需求去擴展我們的產品。

SiC的生產平均良率僅為50%，生長速度也比較慢。onsemi在SiC的晶圓制造方面有何技術儲備，未來的年產目標是多少？

Bryan Lu：安森美采取了多項措施來確保SiC產品具有高質量和高可靠性，包括通過外延生長前后的缺陷掃描、嚴格的工藝控制、對所有的芯片執行100%雪崩測試、實施產品級老化測試來消除外部柵極氧化物故障，來確保制造質量和可靠性，通過在100%額定電壓下和175℃下進行標準可靠性測試，在出廠前對器件進行柵極氧化物可靠性測試、宇宙輻射測試、檢查閾值或參數沒有漂移，來確保產品可靠性。同時，安森美也在積極的推進從6英寸提升到8英寸。

現在提供單一器件產品難以滿足客戶需求，onsemi也有很寬的產品線，onsemi有電源方案部（PSG），也有先進方案部（ASG）。請問有哪些SiC相關的特色方案可以分享？

Bryan Lu：在SiC分立器件方面，安森美提供超過120款SiC二極管和上百款SiC MOSFET，工作電壓從650 V到1700 V不等，并提供多種封裝選項。最新的1700 V EliteSiC MOSFET最大Vgs范圍-15 V/25 V，RDS(on)典型值僅 28 m，柵極電荷Qg遠低于同類競爭器件，在高溫高壓下導通損耗更低，電壓設計裕量更高，適用于關斷電壓達到-10 V的快速開關應用如電動汽車直流充電樁、光伏逆變等。

在SiC模塊方面，安森美提供 30 多款集成 SiC MOSFET 和 SiC 二極管的EliteSiC 功率集成模塊 (PIM)，電壓額定值高達1200 V。另外，安森美還有 20 多款利用了 SiC 和硅技術特性的混合 Si IGBT 和 SiC 器件模塊，全面的產品陣容供客戶選用適合其特定應用需求的方案。最新一代1200 V EliteSiC M3S器件系列，包括有助于提高開關速度的EliteSiC MOSFET和模塊，面向800 V電動汽車車載充電器和電動汽車直流快充、太陽能方案以及儲能等能源基礎設施應用，助力電力電子工程師實現更出色的能效和更低系統成本，采用半橋功率集成模塊，具有領先業界的超低RRDS(on)和開關損耗品質因數，優化的直接鍵合銅設計，實現了并聯開關之間的平衡電流共享和熱分布。

針對與共模瞬態抗擾度 (CMTI) 相關的特殊驅動要求，安森美提供多種用于驅動SiC MOSFET的柵極驅動器，例如NCP51705和NCP51561。NCP51705提供高的設計靈活度和集成度，幾乎與任何SiC MOSFET兼容，VDD正電源電壓最高28V，高峰值輸出電流：6A拉電流和10 A灌電流，內置5 V基準可用于偏置5V、20mA以下的低功耗負載（數字隔離器、光耦合器、微控制器等），單獨的信號和電源接地連接 ，單獨的源和灌輸出引腳 ，內置熱關斷保護 ，單獨的非反相和反相TTL、PWM輸入，還集成獨特的功能如欠壓保護(DESAT)、電荷泵 (用于設置負電壓軌)、可編程的欠壓鎖定(UVLO)、數字同步和故障報告等。

國內SiC廠商涌現，國際上各大巨頭紛紛投資擴產，onsemi如何看待未來SiC的市場競爭格局？

Bryan Lu：目前整個SiC市場風起云涌，國際上的各大巨頭也紛紛加大投資擴產，我們在看到各大廠商擴產的同時，也要看到整個需求市場的變化，要知道現在的新能源車銷售占比還小于35%。而且現在的新能源汽車用SiC的就更少，從存量市場和未來的市場來看。還是可以支持這些國際廠商的產能的。隨著中國廠商的加入，整個SiC器件的價格會逐漸降低，然后這個也會增加一些新的應用，所以充分競爭是有利于市場發展的。