新能源汽车及混合动力技术分论坛
在2018年11月6至8日于上海举办中国汽车工程学会年会暨展览会（saecce）上，全球知名半导体制造商罗姆（总部位于日本京都）携多款新产品亮相。
在同期举办的“新能源汽车及混合动力技术分论坛”上，罗姆半导体（北京）有限公司设计中心所长水原德健先生发表了“面向新能源汽车的sic（碳化硅）解决方案”的主题演讲。会后，水原德健还就sic在汽车行业应用的优势、趋势等话题接受了汽车制动网的专访。
水原德健在“中国汽车工程学会年会暨展览会（saecce）”现场发表演讲
如业内人士所知，时至今日，半导体产业发展经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅（si）为代表；第二代半导体材料砷化镓（gaas）也已经广泛应用；第三代半导体材料则以氮化镓（gan）和碳化硅（sic）、氧化锌（zno）等宽禁带为代表。
相较前两代产品，第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点，非常适用于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。
第三代半导体材料sic的“三高”据水原德健介绍，相比si材料，第三代的sic具有“三高（高温、高压、高频）”等综合优势。在耐高温方面，sic材料可达到250℃，比si高出50℃。采用sic材料，器件的散热板可以设计的小一些，外观尺寸更紧凑（轻量化）。在耐高压方面，si材料的耐压瓶颈在900v左右，虽然也能在1200v，甚至1500v下工作，但性能特性会有所下降，如果要达到1700v或以上，则必须要使用第三代的sic材料。因为sic材料击穿场强（breakdown electriic field）指标几乎能达到si的10倍。在满足高频响应方面，sic材料的开关速度更快，使得器件内的电阻、电感、线圈能以更小、更紧凑的尺寸满足系统需求。其中，线圈的尺寸可缩小至原先的1/10。
在满足同等性能特性的需求时，采用具有高温、高压、高频优势的sic材料制作的功率器件，可以比si更薄、更轻、更小巧。
水原德健表示，在满足同等性能特性的需求时，采用具有高温、高压、高频优势的sic材料制作的功率器件，可以比si更薄、更轻、更小巧。无疑，sic材料“三高”特性正好满足了新能源汽车的应用所需。就目前sic材料发展而言，在新能源汽车中的主要应用包括：车载充电器、dc/dc电压转换器、主机逆变器以及无线充电。他预计，采用sic的功率器件有望在2022年出现爆发式增长。同时，车载充电器采用sic材料，可实现更高的充电效率、更长的续驶里程。
活动现场，罗姆展示了其与formula-e参赛队-文图里（venturi）车队合作的技术成果示意图。水原德健说，双方的合作起步很早，从2016年的第三赛季就开始了。4年来，在formula-e赛车电力驱动主逆变器上的应用演进，也验证了sic元器件的性能优势。例如，同为200kw功率，第三赛季相比第二赛季传统的逆变器，采用sic材料后总量减轻了2kg、尺寸缩小了19%。而第四赛季应用了全sic模块的主逆变器（220kw）相比第二赛季，实现减重6kg、体积缩小43%。
图/现场展示的formula-e宣传海报
sic材料新能源汽车应用增势惊人
权威机构统计数据显示，2017年，罗姆位列sic市场前三甲，而且与排名前两位的市场份额非常接近。水原德健自豪地说，就最新的数据来看，罗姆已经是第二名了。
采访中，水原德健详细介绍了罗姆sic的发展历史。他说，早在2002年，公司就开始进行sic材料的基础研发。2009年收购了sic晶圆供应商德国sicrystal公司， 2010年，完善并确立了罗姆在sic器件领域一条龙的生产体系，罗姆第一代肖特基势垒二极管量产，是当时日本首家、全球第4家具备该量产能力的半导体厂商。同年12月，罗姆作为全球第一家公司量产了sic mosfet。2012年，罗姆sic全模块产品开始量产。2015年，采用创新的沟槽构造的第二代sic mosfet投产。相比第一代采用平面构造的产品，第二代产品芯片尺寸更小，并通过导通电阻的降低，使得器件具备更大的通过电流（功率）。最新的第三代sic功率器件也于2017年11月开始量产。
谈到sic全球应用概况，水原德健说，2013年起sic材料开始逐步被使用。目前，sic材料主要应用于这四大市场：风电、太阳能等绿色能源领域；服务器等信息和通信（ict）行业；新能源汽车；工业控制。他坦言，受较高成本的限制，除了个别车型外，目前sic材料在新能源汽车上的应用还未普及开。不过，展望未来，新能源汽车应用增长是最快的。据行业最新统计和预测，sic材料全球市场规模将从2017年的4亿美元快速增长到2025年的16亿美元，乐观的预测甚至能达到34亿美元。水原德健透露，为了把握sic材料快速增长的机遇，罗姆计划分批投入共计600亿日币，至2025年时将sic的产能提升至2017年的16倍。力争到2025年，罗姆能在全球sic市场的份额达到30%。
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如业内人士所知，时至今日，半导体产业发展经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅（si）为代表；第二代半导体材料砷化镓（gaas）也已经广泛应用；第三代半导体材料则以氮化镓（gan）和碳化硅（sic）、氧化锌（zno）等宽禁带为代表。
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水原德健表示，在满足同等性能特性的需求时，采用具有高温、高压、高频优势的sic材料制作的功率器件，可以比si更薄、更轻、更小巧。无疑，sic材料“三高”特性正好满足了新能源汽车的应用所需。就目前sic材料发展而言，在新能源汽车中的主要应用包括：车载充电器、dc/dc电压转换器、主机逆变器以及无线充电。他预计，采用sic的功率器件有望在2022年出现爆发式增长。同时，车载充电器采用sic材料，可实现更高的充电效率、更长的续驶里程。
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