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罗姆公司的阿波罗工厂新增碳化硅功率器件生产设施
  发布时间:2021-03-30   

位于日本筑后的Rohm Apollo工厂增加了一座新建筑,其目的是提高碳化硅(SiC)功率器件的生产能力。这座新的晶圆厂包括工厂自动化和可再生节能技术,以实现更绿色的生产过程。

罗姆半导体公司美国总裁Jay Barrus和技术营销经理苏明博士在接受《EE Times》采访时,强调了SiC技术在电动汽车(EV)和工业设备中的发展情况,以及罗姆公司如何在这一领域持续投资。Barrus和Su表示,Rohm正致力于通过增加晶圆尺寸直径来提高制造效率。

"从一般的角度来看,要成为一个可靠的供应商,需要考虑三个因素:技术、成本和供应可用性,"Barrus说。"后者在今天并不是什么问题,但在未来几个月可能会发挥作用。而我们最近宣布,阿波罗工厂已经开始运行,我们期待未来的生产有好的发展。"

"价格是我们不仅认识到市场上真实存在的东西;我们认识到它是某些应用的关键因素,"他补充道。"我们正在给我们的客户提供SiC的技术优点和成本结构,让他们转而使用碳化硅。"

除了这栋新建筑,罗姆集团旗下生产SiC硅片的SiCrystal GmbH将开始使用100%可再生能源进行生产,将工厂购买能源的二氧化碳排放量降为零。"所有主要的SiC晶圆生产过程都将使用可再生能源,"Barrus说。

Jay Barrus ROHM

SiC设施

Rohm的阿波罗工厂利用先进技术生产SiC解决方案。自动化的重要性涉及到SiC制造流程中的工业4.0方法论,其中高效的衬底制造决定了所有最终器件的成功。"我们的新工厂有两个主要特点,"Barrus说。"第一个是,作为我们所在的地区,我们必须注意地震。日本作为一个整体,一直以来都对这个问题非常敏感,这次的这个工厂的设计不仅是为了生产效率,更重要的是为了人们的安全。另外一个有趣的地方是通过可再生资源为建筑物供电,这说明我们是一家对环境负责任的公司,我们对设施的管理方式是非常低的碳足迹。"

"在应用方面,我们在汽车和工业市场上大力推进。"他补充道。"在汽车方面,我们正在通过牵引逆变器和车载充电器等常见设备来解决汽车电气化的关键应用。"

在传统的车载充电系统中有一个桥式整流器,将输入的交流电压转换为直流电压,但在整流过程中,存在着高导通,以及功率转换阶段的开关损耗和发热问题。

对于SiC模块,Rohm指出,材料选择是提供最佳散热性能的重要因素。"传统上,功率模块使用的是基于氧化铝陶瓷的PVC,"苏明说。他补充说:"但现在,人们希望使用更昂贵的陶瓷材料,具有更高的热导率,例如氮化硅,因此我们可以确保尺寸合适的芯片能够处理尽可能大的电流,而不会对限制开关速度的寄生元件和各种电感产生影响。"


苏明博士

目标是提供下一代SiC MOSFET以优化性能。由于体积和对IGBT的竞争力,苏明指出,还需要优化成本。"我们计划在今年年底前发布新一代产品进行量产,以支持电动汽车的生产。"苏明说。

"公司第四代SiC MOSFET在更薄的SiC裸片上采用双沟道MOSFET结构,可将RDS(ON)降低40%。"Barrus说。"对于大功率系统来说,MOSFET芯片级电流密度的提高将与SiC裸片两面的焊接和银烧结兼容性相结合,以灵活的模块封装实现更好的功率循环可靠性和更好的热性能。"

IGBT牵引逆变器仍有市场,特别是对于更传统的混合动力汽车。SiC的价格会比IGBT更贵,但相比IGBT的进步,SiC肯定能提高整体效率。"我们正在使用6英寸晶圆优化SiC的生产效率。"苏晓东说。"而在未来,我们肯定已经在准备进一步准备和升级到8英寸晶圆,这将提高生产率,降低每片晶圆的成本。"

功率MOSFET中的SiC与硅版本的同类产品相比,具有一系列的优势,如更高的导电率、更快的开关速度、更少的功率损耗。它还可以在更高的温度和电压下工作。在这样的优势下,它提高了功率MOSFET的效率和功率密度。

SiC肖特基二极管具有更高的开关性能、更高的效率、更高的功率密度,并且比硅版本的同类产品更低的系统成本。这些二极管具有最小的反向恢复、低正向压降、浪涌电流能力、高额定电压和正温度系数。

新的二极管针对各种应用的电源转换器设计者,包括光伏太阳能逆变器、电动汽车充电器、电源和汽车应用。与硅相比,它具有更低的漏电流和更高的掺杂。

另一方面,SiC二极管面临的挑战是要在性能上实现差异化,同时还要提供非常好的价格。Rohm提供1200-V和650-V的解决方案。最近的肖特基势垒二极管产品包括一种JBS结构,它在芯片内部嵌入了p-n结,使我们能够抑制离态漏电流以及提高浪涌电流处理能力。"该产品作为我们的第3代碳化硅二极管,目前有650V的产品,很快,我们也会推出1200V的产品。"苏明说。

"我们针对SiC的产品线从650 V开始,一直到1700 V;针对GaN器件,业界关注的是600 V或650 V。"苏明说。"我们优先开发150 V的GaN,将应用于一些基站应用和其他支持40至48 V总线架构的电源转换器。"

在宽禁带半导体领域,金刚石是另一种具有多种超强特性的材料,包括无与伦比的热导率、高电荷载流子迁移率和高电场击穿强度。金刚石的物理特性为高功率电子技术提供了巨大的潜力,在交通和能源领域都有应用。目前,该领域的研究正在进行中。



文章来源:powerelectronicsnews


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