光伏、充电桩、储能如何降本?这家SiC企业发布3大重磅利器

6月30日，蓉矽半导体以“线下发布会+线上同步直播”的形式，举办了“芯见未来”产品发布会，发布了他们自主开发的NovuSiC® EJBS™和理想硅基MCR®二极管系列，充分展示了蓉矽独立自主研发能力和产品实力。



SiC器件新里程碑

力争实现国产替代

蓉矽半导体成立于2019年12月，是四川首家也是目前唯一一家专注于SiC功率器件设计与开发的企业，拥有一支由中国大陆、中国台湾、日本以及欧洲SiC核心技术人才组成的国际化团队，已经建立了从原材料、外延、晶圆制造与封装测试均符合IATF16949质量管理标准的完整供应链。

在本次发布会上，蓉矽半导体总经理戴茂州首先代表公司发表致辞。他说，蓉矽的公司座右铭是“较真”，这是蓉矽与众不同之处。“无论是对接客户需求，还是设置器件的电参数，我们都非常认真地对待，产品就像我们的孩子，在整个产品的开发过程中，我们灌注很多的心力。而且我们的产品开发哲学也不大一样，我们是从客户的应用场景和应用需求出发，来定义产品的各种特性，我们不做通用型产品。”



蓉矽致力于开发世界一流水平的车规级SiC器件，同时提供配套应用解决方案，力争实现进口替代的目标。戴茂州表示，“可靠性是功率器件的关键，是历经时间恒久不变的品质。为了实现产品的高可靠性，我们正在建立‘零缺陷’的车规级质量体系，正因为如此，我们SiC器件第一版流片就可以达到超过90%的良率，这在半导体行业是非常高的荣誉。”

本次发布会，蓉矽正式发布了1200V NovuSiC® EJBS™，并预告了新一代SiC MOSFET的开发进展和发布时间。戴茂州说，无论在性能，还是性价比上，蓉矽的新产品都位于国内外第一梯队，这是蓉矽半导体多年研发的结晶，进一步丰富了公司的产品系列，彰显了公司在国内SiC领域的竞争力，是公司SiC研发的里程碑之一。

同时，他认为，在全球“双碳”政策的驱动下，SiC功率器件未来将广泛应用于新能源汽车、充电桩、工业电源、光伏逆变、风力发电、UPS、通信电源等大功率、高频、高效率领域。而蓉矽作为提供绿色节能技术的企业之一，公司将全力支持国家实现节能减排和“双碳”目标，贡献自己应尽的力量。而在下游需求不断扩大的态势下，蓉矽的SiC器件将以国际先进的性能和高可靠性，满足诸多目标应用的需求，公司未来的发展前景也将会愈发广阔。

蓉矽的SiC器件主要由中国台湾的汉磊代工，据了解，蓉矽是汉磊众多SiC客户中，少数能够实现SiC MOSFET量产的企业之一。

会上，汉磊科技股份有限公司大中华区销售总监程泰庆通过视频方式，向蓉矽产品发布表示祝贺。程泰庆认为，在新能源汽车、数据中心和光伏等市场的推动下，SiC功率器件需求将大幅增长，为了让蓉矽等客户能够从容应对下游用户日益增长的产品需求，汉磊目前正在加大产能扩张力度，2022年的6英寸SiC代工产能将达到2000片/月，预计2023年将达到4000片/月，到2024年再扩大至5500片/月。



NovuSiC® EJBS™：浪涌电流超11倍

建立“零缺陷”质量管理体系

目前，蓉矽有两个SiC系列产品，分别为高性价比的“NovuSiC®”和高可靠性的“DuraSiC®”系列，涵盖NovuSiC® EJBS™和NovuSiC® MOSFET。

会上，蓉矽半导体副总经理高巍发表了新品专题报告，介绍了最新的自主开发的NovuSiC® EJBS™和MCR®产品。

第一款亮相的新产品是NovuSiC® EJBS™。高巍主要围绕NovuSiC®产品的开发历程、NovuSiC®产品的性能与特点、NovuSiC®与国内外竞品的对比、NovuSiC® EJBS™产品的可靠性与品质等方面展开介绍。



据介绍，SiC JBS是结合了PIN和SBD的复合结构，蓉矽半导体通过优化的工艺设计，开发了NovuSiC® EJBS™（Enhanced Junction Barrier Schottky Diode）产品，在不增加工艺复杂度的同时，获得了等同于MPS的高抗浪涌电流能力。



据了解，2020年11月，蓉矽就完成了1200V/20A NovuSiC® EJBS™的第一次工程投片，良率超过了90%。但为了“较真”，蓉矽在技术上继续精益求精，2021年5月又进行了第二次工程投片，工艺和设计继续得到优化。但是蓉矽仍不满意，直到2022年1月，NovuSiC® EJBS™正式实现量产。
这次量产的1200V、20A NovuSiC® EJBS™拥有11倍以上的抗浪涌电流能力，具有更优异的鲁棒性，而且在20A时，VF仅有1.37V，且漏电极低(2μA)。此外，其反向击穿和高温漏电均显示了优异的性能，可承受288W的功率，最大26A的电流。



相比国内外竞品，蓉矽的NovuSiC® EJBS™在导通压降、反向漏电及温度稳定性等方面展示出优良特性，而且更具性价比。









发布会上，蓉矽特别强调了他们的产品可靠性保障措施。

为确保SiC晶圆出厂质量与可靠性达到行业最高标准，蓉矽出品的产品都严格的执行AEC-Q101标准，并在此基础上创造性的提出了公司内部的AEC-Q101+标准，称之为 NovuSuperior。此外，针对SiC材料缺陷导致的潜在失效，尤其在晶圆CP测试不能筛选出来的情况下，蓉矽率先联合国内设备厂商共同开发WLTBI(Wafer-Level Test & Burn-in)测试系统，以实现晶圆端的高品质。

戴茂州表示，“让产品的性能数据说话，让产品的稳定质量与稳定供货说话，让蓉矽成为一家值得客户信赖的国产SiC器件公司是我们的行为标杆与使命。”

具体来说，蓉矽在可靠性方面做了4个方面的工作：

● 建立“零缺陷”的可靠性企业文化；

● 建立汽车级电子器件可靠性与质量管理体系，包括IATF16949:2016质量管理标准体系、AEC-Q101器件可靠性验证体系、ISO 26262 汽车安全标准；

● 建立了蓉矽独有的NovuStandard及NovuSuperior超业界标准(AEC-Q101+)；

● 严格遵守DfR (Design for Reliability)开发流程。

二代SiC MOS良率超过91.2%

大幅降低电阻和栅极电荷

本次发布会，蓉矽还提前“曝光”了他们最新的第二代NovuSiC® MOSFET。



根据蓉矽官网，2021年5月，蓉矽第一代1200 V/75 mΩ的平面栅NovuSiC® MOSFET实现了第一次工程流片，良率高达91.2%，并于2021年10月实现了量产。这款NovuSiC® MOSFET的阈值电压的典型值为2.5V，导通电阻的典型值为62mΩ，Ron,sp为3.85mΩcm²。

该产品的特点包括：低开关损耗、高短路耐受时间>3µs、高雪崩耐量、175℃最高工作结温，可以应用在更高频的环境，从而大幅降低外围电路电感、电容、滤波器和变压器的尺寸，提高系统整体功率密度，降低系统总成本。

在可靠性方面，蓉矽第一代NovuSiC® MOSFET产品正在进行AEC-Q101相关的可靠性验证。

据高巍介绍，蓉矽的第二代NovuSiC® MOSFET基于更先进的工艺制程与更优异的设计，相较于第一代产品，其比导通电阻得到大幅下降，不但获得了更高的性价比，同时也改善了器件动态特性，获得了更低的开关损耗。

相比第一代产品，蓉矽的第二代NovuSiC® MOSFET的Ron,sp降低了24%，Qg降低了25%。

蓉矽表示，他们第二代NovuSiC® MOSFET已经实现了流片，很快就会对外发布。此外，他们还将继续加大研发投入，继续研发1700V、3300V 车规级SiC二极管、SiC MOSFET和SiC模块，以便满足市场对高性能、高可靠性的新能源汽车及高端工业领域功率半导体器件需求。

硅基二极管实现nA级性能

高温耐压超越同类产品

除了SiC器件，蓉矽还发布了高结温、超低漏电、低导通压降和高结温性能稳定的理想硅基二极管MCR®（MOS-Controlled Rectifier）。



会上，高巍还特别介绍了MCR®技术的发展历程。2013-2014年，电子科技大学功率集成技术实验室在华润微电子重庆（原中航微电子）打造了MCR®产品的100V、150V、200V、300V四个工艺平台，实现技术成果转化。2020年，蓉矽半导体购买MCR®全系列产品、知识产权及工艺平台，并于2021年1月25日协议正式生效。

相比普通硅基二极管，蓉矽的MCR®产品具有nA级反向漏电、高温特性稳定、高抗浪涌电流能力等优势，适用于中低压150V~600V应用。



与国内外竞品相比，在耐压、高温漏电与反向恢复时间上，蓉矽的MCR®产品都显示出了优势，具有更高可靠性、更低的功率损耗，真正实现国产替代。



尽管蓉矽与外商同类产品在常温下都表现出了nA级的漏电性能，但在高温Ta>100℃后，蓉矽产品展现出了更稳定的耐压特性。

极致性能、极高性价比

服务光伏、快充、储能等高增量市场

既然蓉矽NovuSiC® EJBS™和硅基MCR®产品的性能和可靠性如此优异，它们能够为客户带来哪些效益呢？会上，蓉矽高级应用工程师王德强从光伏、直流快充、磁吸LED照明以及储能等产品方案进行了深入介绍。

王德强认为，得益于蓉矽NovuSiC® EJBS™的优异特性，它能够为广大的光伏、直流快充等领域带来可靠性要求高、成本更优的解决方案。



以1100V光伏系统Boost PFC应用场景为例，在相同应用条件下，采用NovuSiC® EJBS™后，整个系统效率可以提升0.8%，硅基IGBT和SiC二极管的温升可以分别下降6℃和13℃，整体的功率密度得到了大幅提升。



在直流充电桩方面，以20kW充电桩Vienna整流应用场景为例，采用NovuSiC® EJBS™后，在相同应用条件下，系统效率可以提升1.05%，开关损耗可降低91%，总损耗可降低50%。



而在储能电源和LED照明领域，硅基MCR®将能够进一步帮助客户提升产品性能，降低成本。

例如在储能的防反接应用场景，相同应用条件下，采用了蓉矽的MCR®器件后，系统损耗降低了16%，而器件结温降低10℃，充电效率提升1.25%。



在储能的高频整流应用场景，相同应用条件下，采用了蓉矽的MCR®器件后，系统总损耗降低18.7%，器件结温降低13℃，输出效率提升0.27%；若损耗不变，频率可提升50%。

目前，磁吸LED照明非常流行，而由于轨道空间狭长较窄，亟需新的器件技术来降低电源尺寸，并提高能效。



针对高效LED照明，蓉矽提供了以下2种解决方案。在高频整流应用场景，采用MCR®产品后，在输出功率350W、谐振频率200kHz情况下，实现了＞94%的最高效率。而在输出功率50W、工作频率48kHz情况下，可实现90%最高效率。



严控产业链

提升客户最⼤满意度

作为四川省领先的SiC功率器件供应商，蓉矽团队拥有丰富的功率器件经验，从产品设计、制造工艺、封装技术和系统应用等方面大力推进SiC器件产品产业化。

除了提供国际领先的功率器件产品，蓉矽也非常重视打磨公司在客户服务方面的细节。蓉矽营销副总廖运健透露，蓉矽重视对整个供应链系统进⾏规划、协调、操作、控制和优化，⽬标是要实现6个“正确”，即：将顾客所需的正确的产品能够在正确的时间、按照正确的数量、正确的品质和正确的状态送到正确的地点，使总成本达到最佳化。

廖运健说，蓉矽这样做的目标有2个，包括：提升客户的最⼤满意度（提⾼交货的可靠性和灵活性）；企业整体流程品质最优化（去除错误成本、消除异常事件）。

SiC器件产品凭借材料优势，在5G通信、新能源汽车、绿色能源、轨道交通等领域扮演不可或缺的角色，蓉矽表示，他们未来将一步一脚印，在核心技术方面实现领先，进一步做大功率器件业务，在四川打造中国领先的功率半导体研发和制造基地，为SiC产业生态作出贡献。