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罗姆(ROHM):碳化硅加持,2026年大部分车型有望实现正向经济收益
发布时间:2019-07-23 阅读量:3764 应用领域:汽车电子 来源:我爱方案网 作者:Jude

近年来,SiC市场增长惊人。Yole报告预测,到2023年SiC功率市场总值将超过14亿美元。SiC凭借高耐压、低损耗、高效率等优势让功率器件得以突破传统硅的极限,在诸多领域有着不可替代的地位,尤其是在当下热门的汽车领域。SiC在电动汽车包括电动汽车和混合动力节能汽车方面的应用最为迅猛,并且市场需求还在持续增长。这样巨大的市场和发展潜力吸引了各大半导体厂商争相入场布局。


近日,我爱方案网受邀参加全球知名半导体制造商罗姆(ROHM)在深圳举办“SiC功率元器件市场动向和罗姆产品战略分享”媒体沙龙。会议上,罗姆半导体(深圳)技术中心经理苏勇锦针对碳化硅(SiC)技术在新能源汽车市场的发展进行深入分析,并详细介绍了罗姆在碳化硅方面的技术成果和产品战略。


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罗姆半导体(深圳)技术中心经理苏勇锦


新能源汽车的三大不可逆转趋势


在苏勇锦看来,新能源汽车的发展方向主要有以下三点:


一是提高行驶历程。增加电动车里程的最有效的方法是直接把电池包的容量加大,不过整车的成本提升比较多;

二是缩短充电时间。这个最直接有效的方法是把做大充电桩的功率或者OBC的功率;

三是增大电池电压。在高压电池环境里能够把充电电缆以及内部线材的重量降低,最终能让汽车更轻,在相同的电池容量下可以跑得更远。


这几大发展趋势对半导体器件会有更高的要求。苏勇锦表示,要提升里程,其实可以通过提升OBC的效率或者主机逆变器的效率就来实现。但是硅的使用有一定的上限,提升几十公里没问题,但是如果要再进一步提升就会面临极限的问题。也就是说传统硅器件达到一定耐压之后,硅的导硅内部、开关特性便急剧下降。


罗姆的第三代碳化硅器件正是针对此痛点进行研发生产,这些产品能够突破传统硅的极限,很好地满足这么一个应用场景。


碳化硅加持,2026年大部分车型有望实现正向经济收益


在汽车应用领域,前几年更多的是集中在车载充电器(OBC)和降压转换器(DCDC)上,不过未来三到五年内,碳化硅逆变器(电控)在电控市场上将会出现爆发性的增长。罗姆预测在2021年或者是2020年,国内将会有出现一些厂家直接在主机逆变器上应用纯碳化硅器件。


罗姆在新能源汽车方面的产品重点布局也从OBC和DCDC转移到逆变器上。该公司曾经赞助一家名为“Venturi”的Formula E车队,并为他们提供技术支持。罗姆把自家的碳化硅产品应用在他们的赛车电控系统上,使得车子的重量和尺寸得以减小,因此车子可以跑得更快更远。


Sic逆变器是未来发展的方向,那么,对汽车厂商来说何时能实现收益呢?


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Sic vs.Si逆变器的经济收益


罗姆以2025年为时间点设计了一个关于Sic经济收益的图表解答了这个问题。


图表中的蓝色直线和红色直线是所谓碳化硅优势的一个区分线。直线和坐标轴虚线交接处的上方代表的是给整车带来正向经济效益,下方则代表负向经济效益。比如,对于电池包大于40-50K一千瓦时的车型上面,使用600安的碳化硅模块,就可以达成正向经济效益,而位于负经济效益区的车型使用碳化硅产品则不会有太好的效益。


苏勇锦解释说,“全球各地的车型不同,Sic的经济效益也不同。我们用红色点表示中国车型,橙色点表示日本和韩国的车型,淡黄色点代表欧洲车型。我们可以看到,500V的车型中,到2021年可能还只有一小部分的车型能够达到正的经济效益,但是到了2026年,基本上80%以上的500V车型也都能达到实现正向经济收益。显然,随着电池包的成本不断下降,碳化硅的成本不断下降,车子的经济收益将会越来越明显。”


押注碳化硅,罗姆强化生产保证产品长期稳定供给


罗姆重点发展的碳化硅产品包括分立器件、全碳化硅功率模块、芯片等等。

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分立器件产品阵容分为两大块的产品,肖特基二极管和MOSFET。


肖特基二极管产品分为两类,第二代和第三代。肖特基二极管第二代总共650V,从6安培到40安培,1200V,5安培到40安培。第三代JBS构造的肖特基二极管,有650V的产品,从2安培到20安培的产品。2019年,罗姆将推出第三代六英寸产品,扩充一些650V,做出1200V的产品。


MOSFET分为平面型的第二代、沟槽型第三代的产品。第二代产品基本上集中在1200V的耐压,高的有450毫欧,最低的有80毫欧。第三代的产品线是最全的,650V、120毫欧都有,最低能做到17毫欧。1200V、160毫欧可以做到22毫欧这么一个比较权威的产品阵容。


罗姆已经于2018年完成第二代MOSFET的六英寸转换,第三代将会在今年做一些新的封装,比如贴片的TO-263 7PIN、TO-247 4PIN的产品。另外,罗姆还将慢慢把第三代MOSFET转成六英寸。罗姆接下来将推出更有竞争力的第四代产品系列,产品工艺比第三代还要更先进,并朝着更低导不变和更高开关速度发展。今年可能会推出非车规的样品,车载的工艺将在2020年左右推出。


全碳化硅功率模块产品方面,罗姆做了三种封装类型:C型、E型、G型。这三者的区别在于封装尺寸的大小,尺寸越大可以容纳的芯片越多,电流可以做得更大。罗姆现有的产品主要集中在1200V,最小的电流80安培,最大的电流600安培。电动构造包括半桥的,包括升压和降压的构造都有。


为了保证产品能长期稳定地供给,罗姆在日本及东南亚建设工厂强化生产。比如2019年4月在日本动工建设了阿波罗工厂,该工厂主要是用在碳化硅的前工程,大概在2021年就会投入使用。


结语


事实上,罗姆早在2000年就开始研究碳化硅,真正取得实质性进展是2009年。这一年,罗姆全资收购了欧洲最大的一个碳化硅晶圆厂家SiCrystal。从此,罗姆从晶棒到晶圆再到封测,开始实现一条龙生产体系。2010年,罗姆量产了碳化硅的肖特基,全球首发碳化硅的MOS产品。2012年,罗姆全球首发全碳化硅的功率模块。


目前能做到一条龙生产体系的厂家在全球也是寥寥无几,罗姆是其中的一家。正是这种具备垂直整合生产的能力成为罗姆后期发展的一大优势。


罗姆过去一年(2018年4月-2019年的3月)的销售额约为4000亿日币。其中,汽车电子跟工控设备的营业额占47%,预测该比例将会在2020年超过50%,这刚好符合罗姆的市场战略,即重点发展汽车电子以及工控市场。SiC对这两个市场发展的重要性不言而喻,因此,发展SiC是罗姆押注这两个市场的关键,尤其是汽车电子市场。而中国作为一个新能源汽车发展大国,毫无疑问将会被罗姆作为重点市场来开拓和发展。



 

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