半导体代际迅速发展，罗姆：争取2022年普及碳化硅
科技是人类一大进步的基石，自从第一次工业革命开始后，人类发展的速度突飞猛进。越来越多科技产品的出现便利了人们的生活，现如今人们离不开电子产品等时代的产物了。
时代在进步，科技也要继续发展，而半导体作为今日大部分电子产品，如计算机、移动电话等产品中的核心单元必不可少的材料，他的发展更是决定了科技发展的速度。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
直至今日，半导体已经发展到第三代半导体的时代，第三代半导体材料凭借其性能优势和巨大的产业带动作用，使得欧美日等发达国家和地区都把发展碳化硅半导体技术列入国家战略，投入巨资支持发展。在大力发展第三代半导体的众多企业之中，罗姆凭借其全面的技术，得到了世界的认可，本文将讲述罗姆与其第三代半导体。
一、半导体的变化之路
半导体的发展实际上可以追溯到很久以前。从1833年，英国科学家电子之父法拉第最先发现半导体现象至今，人们已经推动半导体发展到了第三代。
第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。作为第一代半导体材料的锗和硅，在国际信息产业技术中的各类分立器件以及迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用，硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。
为了让半导体在需要的时候具有尽量大的导电性，人们发明了掺杂（当然掺杂还有另外一个目的就是形成整流特性），这就形成了第二代半导体材料。主要包括：化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs);三元化合物半导体，如GaAsAl;还有一些固溶体半导体与非晶体半导体等。
第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，后期因信息高速公路和互联网的兴起，还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。
所谓的第三代半导体，基本上属于我国科技界的词汇，主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(Eg>2.3eV)半导体材料。
我们常说的半导体材料代际进步，就在于不断追逐更优良绝缘体的高频特性。以SiC等为代表的第三代半导体材料将被广泛用于光电子等领域，而随着“理想半导体”SiC生产成本的降低，SiC半导体正在凭借其优良的性能逐步取代Si半导体，打破Si基由于材料本身性能所遇到的瓶颈。无疑，它将引发一场类似于蒸汽机一样的产业革命。
第三代半导体由于禁带宽度大，导电性极低而成为最优良的绝缘体的代表，也成为了人们心中的理想半导体材料。
二、罗姆半导体的发展
2014年，美国占领下一代功率电子产业这个正出现的规模最大、发展最快的新兴市场，同时创造出一大批高收入就业岗位。于此同时，日本也建立了“下一代功率半导体封装技术开发联盟”，由大阪大学牵头，协同罗姆、三菱电机、松下电器等18家从事SiC等的知名企业和研究中心，共同开发适应SiC和GaN等下一代功率半导体特点的先进封装技术。
1982年罗姆半导体成立了半导体研究中心，开始了数字晶体管的开发和销售。一直以来罗姆凭借着被称为“超常思维”的创新理念，再加上年轻的、充满梦想和激情的员工的艰苦奋斗得到了迅速的发展。罗姆的分立式半导体产品主要有：晶体管、二极管、sic功率器件，而旗下半导体应用产品主要有：加速度传感器、陀螺仪传感器等。
罗姆从2002年左右就开始进行碳化硅前期的研究，在碳化硅的历程来说，经验非常丰富的，拥有18年的碳化硅研发的经验。
其次，有一条龙的生态体系，有完整的碳化硅产业线，包括晶圆、原材料、封装等都是罗姆一条龙来做的。
再次，罗姆拥有业界比较先进的Trench技术。最近普通硅基半导体已经用Trench技术做了，碳化硅稍微晚一点，但是罗姆走在前面。
最后，ROHM的碳化硅的可靠性非常高。
从整体来看，罗姆的半导体发展有几个重要的时间点，09年收购了一家碳化硅晶圆原材料厂家。2010年开始量产SiC-SBD和全球首个量产SiC-MOS，2012年全球首个量产全碳化硅功率模块，2015年全球首个量产Trench构造的SiC-MOS。去年全球领先的6英寸的碳化硅晶圆也开始量产。
因此我们现在看到的是ROHM是从原材料晶圆加工到最后的封装都是一条龙生产体系。
从现在的发展趋势来看，未来由半导体SiC材料制作成的功率器件将支撑起当今节能技术的发展趋向，成为节能设备最核心的部件，因此半导体SiC功率器件也被业界誉为功率变流装置的“CPU”、绿色经济的“核芯”。而罗姆也会加大发展力度，争取在2022使得碳化硅得到广泛的运用。
半导体漂移区是器件的关键部分，其工作原理基于载流子在电场作用下的定向移动。漂移区的尺寸和掺杂情况直接影响电流传输速度和效率，而电场强度决定了载流子运动的情况。在没有外加电场时，载流子运动随机，不产生净电流；施加电场后，载流子受电场作用力产生定向运动，形成电流。在强电场下，载流子速度会饱和。因此，优化漂移区和电场强度对于提升半导体器件性能至关重要。
全球知名半导体制造商罗姆于2024年3月31日将整合在中国的三家销售公司(“ROHM Semiconductor (Shanghai) Co., Ltd.”、“ROHM Semiconductor (Beijing) Co., Ltd.”、“ROHM Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.”)。
SiC仿真工具作为SiC功率器件研发的关键支持，其未来发展方向多元化且与应用领域紧密相关。未来，SiC仿真工具将注重提高精度和效率，更新丰富模型库以适应新型器件结构，与其他设计工具、测试平台集成实现研发闭环，应用智能化技术提升自动化和智能优化水平。
碳化硅材料在电力电子和航空航天等领域的应用日益广泛，其可靠性验证至关重要。碳化硅材料因其高温稳定性、高硬度和抗辐射能力而受到青睐。然而，可靠性验证面临高成本、长周期、技术难度和影响因素多等挑战。未来研究将注重极端环境下的性能评估与失效机理研究，以提升碳化硅元器件的可靠性。通过深入探索失效机理和建立寿命预测模型，有望为碳化硅元器件的稳定性和安全性提供有力保障。
碳化硅作为一种高性能陶瓷材料，在极端环境下表现出优异的稳定性，广泛应用于电力电子和航空航天领域。其可靠性验证涉及模拟多种实际工作环境和条件，包括温度、湿度、振动等，以评估元器件在实际使用中的可靠性。验证过程中还需关注电气性能变化、结构和工艺缺陷，并通过数据分析与评估提出改进建议。具体测试方法包括温度循环、湿度测试、振动冲击模拟，以及电气性能测试如绝缘电阻、耐压和负载能力测试。
