2016年10月，ROHM（羅姆半導(dǎo)體）在Formula E（電動(dòng)方程式錦標(biāo)賽）的第三賽季與文圖里電動(dòng)方程式車隊(duì)合作。ROHM為賽車的主逆變器提供SiC器件——實(shí)際上這一時(shí)期還是包含了基于Si的IGBT和SiC SBD的。而到了2017年12月第四賽季,，ROHM就將其中的IGBT換成了SiC MOSFET。

　　其核心價(jià)值,，用車隊(duì)成員Edoardo Mortara的話來說是：“我們期望更高速的馬達(dá)能擁有很高效的全局系統(tǒng)封裝,。與此同時(shí),，我們也希望能減小體積。減小體積之后,，我們就能把逆變器盡可能放到車內(nèi)最低的位置,。更低的位置這一點(diǎn)還是很重要的，這樣就能更快了,?！?/p>

　　ROHM在PIMC Asia展示的應(yīng)用于賽車的逆變器；左邊的舊版逆變器用的功率模塊為Si IGBT和Si FRD,，200kW,；右邊新版則采用全SiC功率模塊，220kW

　　我們前不久在上海舉辦的PIMC Asia展會(huì)上,，在ROHM展位的顯眼位置看到了第二賽季老款逆變器和第四賽季采用ROHM全SiC功率模塊逆變器的尺寸對(duì)比,。工作人員告訴我們，后者較前者重量減輕了6kg,，體積縮小了43%,。這也是ROHM在SiC功率元器件，以及汽車市場(chǎng)發(fā)力的驚鴻一瞥,。

　　ROHM展位的SiC產(chǎn)品展示占了較大區(qū)塊,，包括SiC MOSFET、SBD（肖特基二極管）和模塊三大產(chǎn)品群,，甚至還有像是6寸SiC溝槽型MOSFET晶圓的展示,。ROHM在展會(huì)上的動(dòng)作其實(shí)特別能表明其業(yè)務(wù)重心及對(duì)SiC功率元器件的志在必得。

　　SiC優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在哪兒,？

　　SiC的價(jià)值已經(jīng)被說得很多了,，碳原子本身的電子數(shù)比硅要小，所以碳原子對(duì)外層電子束縛力更強(qiáng),，禁帶就比硅更寬,。所以SiC形成的化學(xué)鍵更難被打破，電子從價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶的能量要求越大,。這是寬禁帶材料相較硅基本身,，更耐受高溫、高壓的原因,；而且die可以做得更小,，導(dǎo)通電阻更小，導(dǎo)通壓降就小,，損耗發(fā)熱相對(duì)就少了,；另外就是寄生電容也可以更小，開關(guān)損耗小，導(dǎo)通關(guān)斷快,。應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域,，可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換控制。

　　SiC相比Si,，有著三倍的熱導(dǎo)率,、寬三倍的禁帶，至多低1000倍的導(dǎo)通電阻,，兩倍開關(guān)速度,，所以場(chǎng)景就更加適合高壓應(yīng)用了，比如電源,、太陽(yáng)能逆變器,、電動(dòng)汽車領(lǐng)域等。SiC市場(chǎng)尤其在這兩年的發(fā)展是十分火熱的,。

　　說得更具體些,，文首提到的應(yīng)用于賽車的新版逆變器支持不同的開關(guān)頻率，從16kHz-24kHz,?？捎米罡咻敵龉β剩琒iC MOSFET還比舊版Si IGBT高出了20kW,，但體積和重量都比Si IGBT小很多,。所以功率密度達(dá)到了更高的22kW/L，比舊版IGBT解決方案高出57%,。

　　這里的傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行在較高的扭矩范圍內(nèi)時(shí),，模塊要求提供電流高于500Arms。在賽車加速階段,，這個(gè)還是很重要的。上面這張圖展示了最高扭矩操作下兩版逆變器的效率曲線,。在整個(gè)區(qū)間內(nèi),，SiC MOSFET效率都更高。在50kW,、100kW輸出功率點(diǎn)上,，兩者的效率差異分別為5.0%和2.5%。

　　顯然新版逆變器具備了低損耗的特點(diǎn),，也就是給汽車輪子賦予了更大的動(dòng)力,。更低的損耗也表示在同樣的冷卻系統(tǒng)下，芯片溫度更低,。具體到上述賽車內(nèi)部,，SiC MOSFET逆變器外的散熱系統(tǒng)可以因此讓體積縮減超過30%。這樣一來連鎖反應(yīng)，如果保持相同的續(xù)航里程的話,，那么電池的容量和體積又可以縮減了,。

　　實(shí)際上，這也很容易表明SiC的這種特性致使功率轉(zhuǎn)換模塊對(duì)電容電感等被動(dòng)元器件和散熱系統(tǒng)的要求大大降低,，圍繞這一核心器件帶動(dòng)的是整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化,。這也是SiC的誘人之處。

　　劃重點(diǎn)：汽車與SiC

　　Yole去年11月份有關(guān)GaN與SiC功率元器件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，2017-2023年SiC功率元器件市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合年增長(zhǎng)率為31%,，到2023年超過15億美元。這個(gè)市場(chǎng)主要包含馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器,、充電基礎(chǔ)設(shè)施,、電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能光伏,、地鐵等,。這里面充電基礎(chǔ)設(shè)施和電動(dòng)汽車相關(guān)的市場(chǎng)營(yíng)收CAGR分別可以達(dá)到101%和76%，所以市場(chǎng)還是相當(dāng)巨大的,。

數(shù)據(jù)來源：Yole Development

　　這份數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)周期比較靠前了,，當(dāng)時(shí)ROHM半導(dǎo)體在電力電子領(lǐng)域營(yíng)收在全球范圍內(nèi)也是能夠列入前10的。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了包含Si-IGBT,、SiC,、GaN、SJ MOFET在內(nèi)的項(xiàng)目,。而從ROHM自己的財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)和解析,，也能看出一些端倪。

　　ROHM將自家業(yè)務(wù)組成切分成了IC,、分立半導(dǎo)體器件,、模塊（Modules）和其他。實(shí)際上我們很難從這個(gè)分類中單獨(dú)看出SiC在ROHM內(nèi)部的發(fā)展情況,。比如IC業(yè)務(wù)中的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器IC（Isolated gate driver IC）,，就包含有SiC和IGBT；分立半導(dǎo)體器件也同樣包含SiC器件,。

　　不過好在ROHM還就銷售額做了應(yīng)用方面的細(xì)分,，其中汽車（Automotive）應(yīng)用現(xiàn)如今正是ROHM的營(yíng)收支柱，截至今年3月的財(cái)報(bào)顯示,，該應(yīng)用在公司凈銷售額中占到了34.4%的量,，相比去年還攀升了2.2個(gè)百分比。ROHM在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括了引擎控制單元,、氣囊,、汽車導(dǎo)航,、汽車音頻、ADAS等,。所以展示賽車中的全SiC功率模塊,，很能說明這家公司現(xiàn)如今的核心思路：市場(chǎng)整體趨勢(shì)和ROHM的財(cái)報(bào)，都可以表現(xiàn)清晰的方向,。

　　電動(dòng)汽車領(lǐng)域的布局

　　我們?cè)偌?xì)看一眼這份財(cái)報(bào),，實(shí)際就各業(yè)務(wù)收益情況來看，ROHM的2019財(cái)年相比2018年是幾乎持平的,，四大業(yè)務(wù)有進(jìn)有退,。而就2020預(yù)期，ROHM自己似乎還比較悲觀,，除了Others部分之外,，其他都預(yù)期會(huì)出現(xiàn)下滑。在財(cái)報(bào)分析中,，ROHM認(rèn)為,，2019年上半年的情況是非常好的，但下半年則受到了中美貿(mào)易戰(zhàn),、英國(guó)脫歐等因素的影響,。另外就是中國(guó)汽車行業(yè)銷售出現(xiàn)滑坡——這在行業(yè)內(nèi)也是個(gè)共識(shí)了——對(duì)ROHM也有影響；還包括了歐洲總體經(jīng)濟(jì)情況出現(xiàn)衰退,。

　　中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備市場(chǎng),、家電消費(fèi)產(chǎn)品市場(chǎng)實(shí)質(zhì)都產(chǎn)生了沖擊，另外智能手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)步入了成熟期,。但唯獨(dú)在全球范圍內(nèi)“汽車電子市場(chǎng)全年穩(wěn)定發(fā)展”,，“由于消費(fèi)產(chǎn)品與智能手機(jī)市場(chǎng)的銷售下降，以及汽車與工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)的增長(zhǎng),，這一年的凈銷售額相比去年同期提升0.5%,。”另外,，“在這樣的環(huán)境下,，ROHM集團(tuán)會(huì)持續(xù)實(shí)施加強(qiáng)汽車電子、工業(yè)設(shè)備市場(chǎng)產(chǎn)品線的策略,，兩者預(yù)計(jì)都會(huì)在中長(zhǎng)期持續(xù)上揚(yáng)，海外市場(chǎng)尤其將出現(xiàn)銷售激增,?！?/p>

　　在業(yè)務(wù)細(xì)分的IC和Others（包括電阻器、鉭電容等）中,，汽車應(yīng)用相關(guān)的銷售情況都是強(qiáng)勁的,。所以很容易理解ROHM現(xiàn)在的方向在哪兒,。PIMC Aisa展位上，我們看到有個(gè)小冊(cè)子叫《面向電動(dòng)汽車的羅姆元器件》,，可以很好地解讀ROHM現(xiàn)如今在電動(dòng)汽車的應(yīng)用著力點(diǎn),。

1700V/250A高耐壓全SiC功率模塊，這個(gè)模塊的最大優(yōu)勢(shì)是低導(dǎo)通電阻,，應(yīng)用包括了高電壓脈沖電源,、直流電網(wǎng)、變頻器等,。

搭載SiC溝槽型MOSFET的5kW絕緣雙方向DC/DC轉(zhuǎn)換器

　　· 其一是前面就提到的主逆變器,，這部分是將電池的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的組件。SiC MOSFET和SiC SBD是重要發(fā)展方向,，對(duì)于低導(dǎo)通電阻化是有優(yōu)勢(shì)的,；

　　· 其二是車載充電樁（OBC）的AC/DC轉(zhuǎn)換器，將交流電壓100-240V轉(zhuǎn)換為直流電壓,，對(duì)高電壓電池充電,。這是SiC一個(gè)非常典型的應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)殡妱?dòng)車充電要求時(shí)間短,，快速充電標(biāo)準(zhǔn)的電壓是趨于變高的,。

　　· 其三，DC/DC轉(zhuǎn)換器,，通過控制功率元器件,，高壓電池電壓經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換為直流低電壓。SiC MOSFET可以實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)工作,，提高安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和高性能,。

　　· 還有電動(dòng)壓縮機(jī)，車內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)由電力驅(qū)動(dòng),，控制旋轉(zhuǎn)的逆變器的高耐壓,、高可靠性、高效率特性就很重要了,，不過這部分ROHM尚側(cè)重在IGBT,。

　　對(duì)電動(dòng)汽車而言，提高續(xù)航里程,、縮短充電時(shí)間,，更輕量化、高性能,、耐受更嚴(yán)苛的環(huán)境,，以及本身系統(tǒng)電壓平臺(tái)高壓化的趨勢(shì)（歐洲已經(jīng)提出過800V的電壓平臺(tái)），都是選擇SiC的原因,。

　　我們?cè)谶@次展會(huì)上還看到了一款1700V/250A的全SiC功率模塊,，工作人員說模塊的高電壓已經(jīng)超過了混合電力汽車的需求,，對(duì)于戶外發(fā)電系統(tǒng)和工業(yè)高功率供給的逆變和變頻應(yīng)用還是相當(dāng)適用的。

　　推進(jìn)與時(shí)間

　　ROHM在SiC MOSFET方面的開發(fā)動(dòng)作是從2002年開始的,，樣品發(fā)貨是在2005年,，300A MOSFET試產(chǎn)于2007年，2008年發(fā)布溝道結(jié)構(gòu)（2015年量產(chǎn)）,。2009年是個(gè)節(jié)點(diǎn),，這年7月ROHM收購(gòu)德國(guó)SiCrystal公司，從這個(gè)時(shí)候開始就確立了ROHM作為SiC IDM的生產(chǎn)體制,?！拔覀儚腟iC晶圓、原材料,，到后面的封裝都是自己公司完成的,，這個(gè)在世界上都是屈指可數(shù)的生產(chǎn)體質(zhì)。工業(yè)設(shè)備,、汽車領(lǐng)域都需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的供貨,，我們ROHM是可以做到的?！?/p>

ROHM工廠制造的6寸SiC溝槽型MOSFET晶圓,，4寸到6寸晶圓生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變期應(yīng)該還在持續(xù)

　　ROHM從2010年開始量產(chǎn)SiC SBD和MOSFET產(chǎn)品，2012年量產(chǎn)完整的SiC功率模塊,。目前ROHM的SiC產(chǎn)品包括了SBD,、MOSFET、功率模塊（將半導(dǎo)體芯片融合到一個(gè)單獨(dú)的模塊中）,。這樣看來,，ROHM在SiC方面的布局并非一朝一夕，而是“蓄謀已久”的,。

　　這兩年有關(guān)ROHM擴(kuò)充SiC產(chǎn)能,、進(jìn)駐新市場(chǎng)的新聞還是不少的，比如去年宣布計(jì)劃在日本筑后的Apollo工廠打造新的11000平米三層建筑——這個(gè)計(jì)劃應(yīng)該預(yù)計(jì)在2020年末完工,。去年9月,，ROHM宣布針對(duì)印度電動(dòng)汽車市場(chǎng)推解決方案，滿足針對(duì)電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)車的增長(zhǎng)需求,，其中一個(gè)核心就是SiC功率元器件,。今年三月，ROHM宣布推出新的汽車級(jí)SiC MOSFET系列AEC-Q101（擊穿電壓650V/1200V）……

　　今年早前ROHM電源系統(tǒng)相關(guān)負(fù)責(zé)人Aly Mashaly提到,，預(yù)計(jì)2025年ROHM要拿下30%的市場(chǎng)份額,，令其成為這一市場(chǎng)的頭號(hào)玩家。目前SiC需要解決的問題應(yīng)該仍然是成本,，預(yù)計(jì)成本方面的削減需要隨電動(dòng)汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,，這可能是未來2-3年的行情?；乜垂?020財(cái)年財(cái)務(wù)成績(jī)預(yù)期下滑也就不奇怪了,，進(jìn)一步的成本投入，應(yīng)該是ROHM近一兩年的規(guī)劃,。