在当今的能源变革浪潮中，无论是可再生能源领域还是电动汽车市场，竞争都异常激烈，而碳化硅作为这一变革的关键赋能材料，正经历着前所未有的技术革新与价格战。特别是在功率器件领域，碳化硅不仅占据了汽车和逆变器BOM的重要位置，还直接影响着系统的效率与安全性能，因此，选择合适的碳化硅材料成为了功率系统设计中的核心环节。
然而，据英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐透露，许多工程师在碳化硅材料的选择上仍面临诸多困惑与误区。在英飞凌碳化硅媒体发布会上，沈璐与英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽，以英飞凌新一代CoolSiCTM MOSFET为例，深入探讨了沟槽碳化硅的误解、碳化硅选型的方法论以及新一代产品的特点。
今年，各大碳化硅厂商纷纷推出了新产品，市场竞争愈发激烈。3月，英飞凌发布了基于沟槽栅技术的新一代CoolSiCTM MOSFET；7月，安森美推出了EliteSiC M3e MOSFET平台；9月，意法半导体则发布了针对电动汽车电驱系统优化的第四代碳化硅功率技术；罗姆也计划在2025年推出第五代产品。2024年无疑是碳化硅新品爆发的一年，供应商们不仅加强与客户的沟通，还通过各种渠道大力宣传其最新的碳化硅技术。
随着市场竞争的加剧，终端厂商的创新变得愈发重要。工程师们渴望从底层了解产品特性，选择最适合自己系统的产品，而不仅仅是依赖厂商的推荐。同时，他们也需要掌握产品的技术发展路线图，为未来的产品规划提供有力支持。这一趋势不仅在电动汽车市场显著，在其他行业也同样如此。
在碳化硅的选择中，一个常见的误区是关于沟槽栅架构的可靠性。工程师们常质疑，由于沟槽栅结构复杂，其可靠性是否足够。然而，沈璐指出，英飞凌的碳化硅功率开关从未在客户方面引发任何严重故障，其退货率甚至低于硅基功率开关。她强调，半导体功率市场始终追求尺寸和功率密度的最大化，因此，沟槽栅技术因其能节省30%的面积和降低电阻，成为了必然趋势。目前，英飞凌、罗姆等公司已采用该技术，安森美也即将跟进，这充分证明了沟槽栅的市场认可度。
关于可靠性，沈璐进一步解释，栅极氧化层是决定可靠性的关键因素。她形象地比喻说，电子如同汽车，栅极氧化层如同公路。在硅基上制作栅极氧化层如同在平坦的道路上行驶，而在碳化硅上则如同在崎岖的乡村小路上行驶，缺陷众多，寿命自然大打折扣。英飞凌通过提高电气筛选标准，筛选出更低缺陷度、更高可靠性的产品。
陈立烽也指出，英飞凌的垂直沟槽技术能够平衡低界面密度与氧化层厚度之间的矛盾，提升载流子的迁移率。其深P+阱结构在沟槽拐角处形成高电场，增强了器件氧化层厚度及可靠性。与其他垂直栅技术相比，英飞凌的氧化层拐角处提供了双重氧化层保护。
在碳化硅选型方面，沈璐强调，评判标准应多元化，不仅要考虑导通损耗，还要关注开关损耗、杂散电感、封装热阻以及鲁棒性和可靠性。她指出，对于碳化硅而言，由于开关频率远高于IGBT，开关损耗接近甚至超过导通损耗，因此需要仔细审视最佳优值（FoM）。
陈立烽表示，针对不同应用，系统的FoM需要考虑的点并不相同。在硬开关拓扑中，需要考虑Rdson*Qgd；在软开关拓扑中，Rdson*Qoss更重要；而在轻载模式下，则需要平衡导通损耗和开关损耗，此时Rdson*Eoss更为重要。英飞凌新一代CoolSiCTM MOSFET在所有方面都取得了进步，性能优于友商产品。
英飞凌的.XT扩散焊技术也值得一提。该技术通过原子间的相互扩散实现焊接，使芯片与载体之间的结合变得非常紧密，显著提升了焊接的可靠性和器件的应力抗性。同时，紧密的连接也提升了芯片的散热效果，降低了热阻，进而降低了结温或提升了器件的输出功率及可靠性。陈立烽以某款器件为例，采用.XT封装技术后，输出功率提升了约10%到20%。
英飞凌作为碳化硅创新的先驱，自1992年便开始了碳化硅的研发，其技术和产品几乎年年都有创新，且大多具有市场引领性。从世界上第一个商用碳化硅二极管到沟槽栅技术的CoolSiCTM MOSFET产品系列，再到3.3kV的XHPTM 2 CoolSiCTM MOSFET半桥模块等，英飞凌始终走在碳化硅技术的前沿。
