ROHM半导体：开阔创新、品质第一
来源：变频器世界 作者：余非
当前，以SiC、GaN为代表的第三代半导体材料市场增长迅速。而在SiC领域的Know-How，日本老牌半导体企业——ROHM半导体集团（以下称“罗姆”）更是深得其精髓所在。
SiC作为功率元器件的新材料，早在2010年4月，罗姆率先在日本开始了SiC二极管的量产。同年12月，确立了世界首个SiC晶体管（MOSFET）的量产体制。2012年3月，在全世界率先开始了全SiC功率模块的量产。目前，罗姆已实现第三代SiC MOSFET和SiC SBD产品的量产。
在6月底结束的PCIMAsia 展会上，罗姆重点展示了以SiC材料为载体的功率半导体解决方案，主要包括SiC MOSFET、SBD（肖特基二极管）和模块等三大产品系列。某种程度上，这也暗示着罗姆正在积极布局以SiC为载体的新技术与新应用，乃至新市场。
搭载罗姆SiC芯片的SiC MOSFET功率模块
汽车市场驱动下,SiC功率器件欣欣向荣
据麦姆斯咨询介绍，Yole近日发布了《功率碳化硅（SiC）:材料、器件及应用-2019版》报告，并在报告中预计，到2024年，SiC功率功率半导体市场规模将增长至20亿美元， 2018~2024年期间的符合年增长率（CAGR）将高达29%。其中，汽车市场无疑是重要的驱动因素，而SiC功率功率半导体市场份额到2024年预计将达到50%。
对于电动汽车而言，提高续航里程、缩短充电时间，更轻量化、更高性能、耐受环境能力越强，以及电动汽车本身系统电压平台高压化是技术趋势，这些都是电动车功率器件选择SiC的原因。与此同时，主逆变器、DC/DC转换器、车载充电器、电动压缩机等在新能源汽车中重要性凸显的大电流区域，也需要更稳定、更高效率的元器件。
据罗姆官方介绍，针对电动汽车的特定应用场景，现在ROHM完全有能力提供以先进SiC功率元器件为首的综合电源解决方案。一方面，EV专用单元需要对12V系列低电压电路和电池/驱动系统高电压电路进行绝缘，进而要求较高的可靠性、小型化、低功耗。罗姆可通过提供SiC功率元器件、IGBT、SJMOSFET等功率元器件等满足需求。
此外，罗姆也可以提供与功率元器件控制IC及电源、变压器、二极管、检测电流的分流电阻器等各种通用产品配套的解决方案，以此降低EV专用单元的功耗，同时提高效率、减小体积。
在电动车汽车领域，罗姆早已精心耕耘。
作为参加“FIA电动方程式锦标赛”的Venturi电动方程式车队的官方技术合作伙伴，罗姆不仅为其赛车核心驱动部件逆变器提供技术支持，而且拿出的是全球最为先进的SiC功率器件。在第3赛季，提供了二极管(SiC-SBD)，而从第4赛季开始，则提供集成了晶体管与二极管的“全SiC”功率模块。与未搭载SiC的第2赛季的逆变器相比，第4赛季的逆变器重量共减少了6kg，体积减少了43%。在罗姆的支持下，文图瑞车队车手爱德华多∙莫塔拉在今年3月于香港举办的第五赛季国际汽联电动方程式锦标赛第五赛段中荣登冠军宝座。
“自2010年开始量产SiC功率元器件（SiC-SBD、SiC-MOSFET）以来，罗姆一举成为全世界首家量产‘全SiC’功率模块和沟槽结构SiC MOSFET的知名半导体企业。在碳化硅领域，至今仍在不断进行着领先业界的技术开发。”因此，电动车用功率半导体领域必然会成为罗姆极其看重的一块市场，并且也将成为其业务增长的重要引擎。
目前，罗姆SiC功率元件主要覆盖的领域包括：车载供电器、太阳能功率调节器及蓄电系统、服务器、EV充电站。其中，EV充电站产品基本占全部SiC功率器件的39%。到2025年，罗姆计划将SiC相关产品在行业中的市占率力争达到30%。
罗姆SiC产品阵容和SiC沟槽MOSFET6英寸晶圆展示
IDM生产模式，催生更强产品品质
“作为全球第三代半导体——‘SiC产品’首屈一指的主导企业，罗姆不仅拥有了一流的开发团队，完整的产品生产线、先进的器件仿真、特性分析、可靠性验证和应用研究实验室，在相关市场上更是积累了丰富的推广经验与应用实绩。”罗姆官方表示，“品质第一”作为一以贯之的经营理念，体现在SiC生产环节确立了垂直统合生产体制。
2009年，罗姆将德国晶圆厂SiCrystal公司纳入旗下后，从晶圆设计到封装的所有工序都开展了品质改善活动。在通行世界的制造技术实力以及稳定的生产能力的基础上，从原材料采购，到生产制造，再到最后的封装检测，全部实现自主生产。在缩短研发周期、产品性能改善、性价比提高、新产品长期稳定供应方面，独具特色的生产体制能够赋予罗姆
在功率半导体市场竞争中获得更大的技术与市场优势。
面向未来充满潜力的功率半导体增长市场，在芯片制造方面，罗姆集团也构筑起了引以为豪的一条龙生产体制——致力于晶圆的大口径化（目前为6寸晶圆），并通过最新设备全力提高生产效率。
此外，为加强需求日益扩大的SiC功率元器件的生产能力，罗姆于2018年决定在ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福冈县）的筑后工厂投建新厂房。新厂房为地上3层建筑，总建筑面积约11,000㎡，计划于2020年竣工。
碳化硅（SiC）的比热容是其关键物理性质，随温度变化而展现独特优势，尤其在高温应用中。当前，通过实验测定和理论计算，科学家们已对碳化硅的比热容进行了深入研究，揭示了其随温度升高的增大趋势及受纯度、晶粒大小、制备工艺影响的规律。
MOS管过流保护的核心原理是通过监测负载电流，并在电流超过设定阈值时切断MOS管的导通状态，以防止电路受损。实现这一保护的关键在于使用过流检测电阻和比较器来检测和控制电流。在实际应用中，还需考虑SOA等辅助电路以增强保护效果。
碳化硅（SiC）的比热容是其关键热学性质，随温度升高而增大，展现了在高温环境下的出色热稳定性。SiC的比热容受纯度、晶体结构和颗粒大小等因素影响。高比热容使SiC在电子器件、陶瓷材料和核反应堆等领域有广泛应用。通过控制晶粒尺寸、减少杂质、引入高导热第二相材料和表面改性，可优化SiC的热性能。
锂电池的内阻是影响其性能和使用寿命的关键因素，通过IMP内阻技术可以精确测量。该技术基于充放电过程中的电压和电流变化关系推算内阻，并考虑温度、充放电状态等因素。电池的结构设计、原材料性能、制程工艺以及工作环境和使用条件均会影响锂电池内阻。极耳布局、隔膜结构、电极材料性能、制程工艺控制精度以及温度等因素共同决定了内阻的大小。
IGBT米勒效应是IGBT在工作时因内部电容效应导致输入端信号变化影响输出端电压和电流的特殊现象。它揭示了IGBT内部结构与外部电路间的相互作用，影响器件性能。为降低米勒效应，可选择合适晶体管和阈值设置，优化电路布局，采用负门极驱动方式或高频变换器技术。米勒效应对IGBT的放大倍数有显著影响，需在设计和分析中充分考虑。
