罗姆半导体：碳化硅器件在新能源汽车上的设计与应用

根据日本本土的市场数据，在碳化硅半导体市场，罗姆日本市场占有率第一，全球第五。同时在碳化硅晶圆制造技术方面也处于世界领先地位。2024年，罗姆在宫崎县国富町建立全新的碳化硅工厂，在碳化硅领域的战略目标也逐渐清晰。

罗姆从出光兴业的子公司手里，收购了其国富工厂，投资3000亿日元展开了150mm-200mm碳化硅晶圆的生产制造。而罗姆为了实现碳化硅半导体的增产计划，从2021年到2027年的7年间，将会投资5100亿日元。

预计截至2025年，仅在碳化硅半导体的企业销售额，计划增长18%，达到年销售额1300亿日元，剑指世界市场占有率30%。到2027年销售额更计划达到2700亿日元。

罗姆的底气，来自自身的产品力信心，也来自于日益增长的汽车应用市场及积极拓展该市场带来的订单。

近年来，新能源汽车持续快速增长，我国2023年产销量分别是958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，已连续九年位居世界第一；新能源市场占有率达到了31.6%，同比增加5.9pct。据预测，中国新能源汽车预计今年有望达到1100万辆，全球在未来5年继续保持15%~30%的增速。

在全球汽车电动化的浪潮下，行业最关心的课题是续航里程。影响续航里程的因素有很多，包括电池容量、车身重量、电力系统的电能转化效率等。功率半导体是电能转换的核心，SiC作为第三代半导体的代表，其禁带宽度约为Si基材料的3倍，可在200℃以上的温度条件下工作；临界击穿场强约为Si基材料的10倍，耐高压能力强，可在高达3000V电压下工作；热导率约是Si基材料的3倍，散热效果更佳，可简化冷却系统；电子饱和漂移速率约是Si基材料的3倍，工作频率高，驱动功率小，损耗低。

在新能源汽车中，功率模块已从Si基IGBT为主的时代，开始逐步进入以SiC 功率器件为核心的发展阶段。SiC功率器件主要应用在电机驱动逆变器、电源转换系统(车载DC/DC)、车载充电系统 (OBC)、车载空调系统 (PTC加热器和空压缩机)等方面。

罗姆（ROHM）自2000年开始一直在推动SiC元器件的基础研究并不断完善工艺，其IDM（垂直统合型生产体系）和品质保证体系，从晶圆到芯片、封装、模组，可满足半导体厂商、模块厂商以及OEM厂商的各种各样的需求。

罗姆2010年全球量产SiC SBD和MOSFET；2021年发布了第4代的沟槽SiC MOSFET，备有不同RDS（on）的750V和1200V器件。2023年量产8英寸碳化硅衬底，2024年推出全SiC牵引功率模块产品。

罗姆第4代的SiC MOSFET技术优势：

1.在改善短路耐受时间的前提下实现业内超低导通电阻

通过进一步改进自有的双沟槽结构，成功地在改善短路耐受时间的前提下，使导通电阻比第3代产品降低约40%。作为SiC MOSFET，实现了业界超低的导通电阻。

2.通过大幅降低寄生电容，实现更低开关损耗

通过大幅降低栅漏电容（Cgd），成功地使开关损耗比第3代产品降低约50％。

3.支持15V栅源驱动电压，应用产品设计更容易

在MOSFET中，需要在器件ON时向晶体管的栅极施加一定量的电压。除了到第3代SiC MOSFET为止所支持的18V栅源驱动电压（Vgs）外，第4代SiC MOSFET还支持处理的15V栅源驱动电压，更容易可与IGBT一起用来设计驱动电路（栅极驱动电路）。

当前，罗姆已与纬湃科技、赛米控丹佛斯、马自达、今仙电机、吉利、芯驰科技、Lucid、臻驱科技、悉智科技等汽车领域公司合作，其SiC功率芯片和模块广泛应用于新能源汽车的逆变器、电动压缩机等部件中，有助于延长新能源汽车的续航里程并削减电池体积。

来源：碳化硅芯观察

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