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2023年，作為電力電子行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)型展會，PCIM Asia如期回歸，超過180家企業(yè)參展，現(xiàn)場人氣火爆。
羅姆作為功率電子的頭部提供商，在本次展會上將展品全部聚焦在第三代半導(dǎo)體上面，向大家展示了其SiC和GaN產(chǎn)品的研發(fā)、量產(chǎn)進(jìn)度，以及下游的應(yīng)用生態(tài)情況。同期還在“第三代半導(dǎo)體論壇”以及“電力電子應(yīng)用技術(shù)論壇”上，分別發(fā)表了以《氮化鎵相關(guān)新產(chǎn)品及系統(tǒng)介紹》和《第四代SiC以及模塊設(shè)計的注意點(diǎn)》為主題的報告。
第三代半導(dǎo)體進(jìn)入產(chǎn)業(yè)發(fā)展快車道
第三代半導(dǎo)體又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體，是繼Si和GaAs為代表的的第一代和第二代半導(dǎo)體材料后的第三代半導(dǎo)體材料，主要包括SiC和GaN兩大類。與前兩代半導(dǎo)體相比，無論是SiC還是GaN都具有相當(dāng)多的優(yōu)勢。
比如，以Si作為參考系，我們看到SiC臨界擊穿電場強(qiáng)度是Si的近10倍，熱導(dǎo)率超過Si的3倍，飽和電子漂移速度約為Si的2倍，同時還具有良好的抗輻照和化學(xué)穩(wěn)定性，最終表現(xiàn)出了高電壓、大電流、高溫、高頻率和低損耗等獨(dú)特優(yōu)勢。
基于此，這幾年第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐步成熟，但其市場空間還有待進(jìn)一步開發(fā)。
根據(jù)Yole發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2023年SiC的滲透率將有望達(dá)到3.75%，而GaN的滲透率將有望達(dá)到1.0%。此外，Yole預(yù)測，功率SiC器件的市場規(guī)模將從2021年的10.90億美元增長至2027年的62.97億美元，預(yù)期年復(fù)合增長率達(dá)到34%；功率GaN器件市場的價值將從2021年的1.26億美元增長到2027年的20億美元，預(yù)期年復(fù)合增長率高達(dá)59%。
于是，全球功率電子廠商，尤其是頭部的廠商，紛紛加碼SiC和GaN兩個方向的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能擴(kuò)展。
羅姆在功率SiC領(lǐng)域的優(yōu)勢
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，襯底是價值鏈的核心，比如在SiC SBD器件成本中，襯底價值量占比達(dá)到47%，所以未來SiC襯底價格下降是推動SiC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重要基礎(chǔ)。駐足當(dāng)前，在SiC和GaN領(lǐng)域，也是以IDM打天下的局面，因?yàn)樗麄冋莆瞻ㄒr底在內(nèi)的所有供應(yīng)鏈和制造環(huán)節(jié)。目前，國際上主要的第三代半導(dǎo)體IDM廠商有括羅姆、Wolfspeed、意法半導(dǎo)體等。
從功率SiC器件技術(shù)的角度來看，當(dāng)前能夠量產(chǎn)溝槽型SiC MOSFET的企業(yè)主要包含羅姆的雙溝槽結(jié)構(gòu)、英飛凌的半包溝槽結(jié)構(gòu)，以及日本住友的接地雙掩埋結(jié)構(gòu)。
綜上，羅姆是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的重要角色。眾所周知，羅姆從從2000年開始布局SiC，又在了2009年收購了德國SiC襯底和外延片供應(yīng)商SiCrystal，2010年開始量產(chǎn)SiC MOSFET，2015年率先量產(chǎn)雙溝槽結(jié)構(gòu)的第3代產(chǎn)品，2020年又推出了針對電動汽車優(yōu)化的第4代1200V SiC MOSFET產(chǎn)品。
圖 | PCIM Asia 2023上羅姆展出第4代SiC MOSFET
從產(chǎn)能擴(kuò)展的角度來看，今年7月，羅姆宣布與Solar Frontier Co., Ltd.就收購該公司原國富工廠資產(chǎn)事宜達(dá)成基本協(xié)議，此次收購計劃于2023年10月完成，此后國富工廠將成為羅姆集團(tuán)的主要生產(chǎn)基地。截至2030財年，預(yù)計SiC產(chǎn)能相比2021財年增加35倍。
圖 | 羅姆SiC業(yè)務(wù)的產(chǎn)能擴(kuò)張計劃
從上下游的合作角度來看，羅姆與吉利汽車集團(tuán)建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，與北汽新能源、聯(lián)合汽車電子、臻驅(qū)科技分別建立了碳化硅聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，與基本半導(dǎo)體簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，與正海集團(tuán)成立了專注于功率模塊領(lǐng)域的合資子公司。此外，從PCIM Asia 2023展會上，我們看到羅姆的SiC產(chǎn)品已經(jīng)上車不少。
綜上所述，羅姆在功率SiC領(lǐng)域具有較大的技術(shù)和市場優(yōu)勢。
羅姆在功率GaN領(lǐng)域的進(jìn)展
GaN HEMT作為一種非常有助于提高功率轉(zhuǎn)換效率和實(shí)現(xiàn)器件小型化的器件被寄予厚望。
2022年，羅姆將柵極耐壓高達(dá)8V的150V耐壓GaN HEMT投入量產(chǎn)；2023年3月，又確立了能夠更大程度地發(fā)揮出GaN性能的控制IC技術(shù)。近期，羅姆為助力各種電源系統(tǒng)的效率提升和小型化，推出了器件性能達(dá)到業(yè)界超高水平的650V耐壓GaN HEMT。
圖 | PCIM Asia 2023上羅姆展出EcoGaN?系列產(chǎn)品以及解決方案
羅姆將有助于應(yīng)用產(chǎn)品的節(jié)能和小型化的GaN器件命名為“EcoGaN?系列”，并不斷致力于進(jìn)一步提高器件的性能。此外，羅姆結(jié)合自身功率電子和模擬兩大核心技術(shù)優(yōu)勢，還推出了EcoGaN? Power Stage IC“BM3G0xxMUV-LB”，該產(chǎn)品集GaN HEMT和柵極驅(qū)動器于一體，使GaN器件輕輕松松即可實(shí)現(xiàn)安裝，助力減少服務(wù)器和AC適配器等的損耗和體積。
在本次PCIM Asia展會上，羅姆展示了氮化鎵相關(guān)的一系列重點(diǎn)產(chǎn)品以及電源解決方案。羅姆表示，未來將繼續(xù)以其擅長的模擬技術(shù)為中心，通過將其與“EcoGaN?系列”等GaN器件相結(jié)合，將會為基站、數(shù)據(jù)中心、FA設(shè)備和無人機(jī)等眾多應(yīng)用實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能和小型化做出貢獻(xiàn)。
