車載充電機(jī)OBC中部分國產(chǎn)SiC MOSFET“爆雷”的本質(zhì)原因：柵氧可靠性的深度解析

柵氧工藝和電性能指標(biāo)的矛盾：部分國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠商為降低成本，追求電性能指標(biāo)，加上工藝條件受限，導(dǎo)致柵氧均勻性差、缺陷密度高，批次間柵氧可靠性差異較大，埋下長期隱患。

1. 柵氧可靠性是SiC MOSFET長期工作可靠性的最薄弱環(huán)節(jié)

柵氧化層的核心挑戰(zhàn)：
SiC MOSFET的柵氧化層（SiO?）在高壓、高溫下易受電場應(yīng)力影響，長期工作易引發(fā)經(jīng)時擊穿（TDDB）和閾值電壓漂移（Vth Shift）。

TDDB失效機(jī)制：高電場（>4 MV/cm）下，柵氧缺陷逐漸累積，最終導(dǎo)致?lián)舸ㄈ鐭峄瘜W(xué)模型、陽極空穴注入模型）。

部分國產(chǎn)碳化硅MOSFET工藝缺陷：部分國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠商為降低成本，追求電性能指標(biāo)，在工藝條件受限的情況持續(xù)減薄柵氧厚度（如從50nm減至更低），犧牲可靠性以換取更低的比導(dǎo)通電阻（Rds(on)），但直接導(dǎo)致柵氧電場強(qiáng)度超標(biāo)（>4 MV/cm），加速失效。

2. 車載OBC場景對柵氧可靠性的極限考驗(yàn)

高壓動態(tài)工況：
車載OBC集成于800V高壓平臺，SiC MOSFET需長期承受高頻開關(guān)和雪崩能量沖擊，柵氧電場強(qiáng)度遠(yuǎn)超充電樁靜態(tài)工況。

國際頭部廠商器件在22V/175C HTGB測試中可穩(wěn)定3000小時，而部分國產(chǎn)碳化硅MOSFET在19V時短時間即失效。

3. 國產(chǎn)廠商的工藝短板與驗(yàn)證不足

工藝優(yōu)化不足：

柵氧工藝和電性能指標(biāo)的矛盾：部分國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠商為降低成本，追求電性能指標(biāo)，工藝條件受限，導(dǎo)致柵氧均勻性差、缺陷密度高，批次間柵氧可靠性差異較大。

驗(yàn)證周期不充分：

車規(guī)級認(rèn)證漏洞：AEC-Q101要求TDDB和HTGB測試，但部分廠商僅提供“通過/未通過”結(jié)論，缺乏原始數(shù)據(jù)（如失效時間分布），掩蓋早期設(shè)計缺陷。

加速測試與實(shí)際工況的差距：頭部SiC碳化硅MOSFET通過HTGB+TDDB推算器件壽命>10?小時，而競品TDDB壽命僅~10?小時，但車載OBC的長期動態(tài)應(yīng)力可能遠(yuǎn)超實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)測試條件。

4. 與充電樁行業(yè)部分國產(chǎn)碳化硅MOSFET逐步爆雷的對比

充電樁行業(yè)更早規(guī)?；瘧?yīng)用
充電樁電源模塊自2023年起已大規(guī)模采用國產(chǎn)SiC MOSFET（如40m/1200V單管），其成本優(yōu)勢和效率提升驅(qū)動了快速替代傳統(tǒng)超結(jié)MOSFET。由于規(guī)?；瘧?yīng)用較早，工藝缺陷（如柵氧可靠性不足）在批量使用后暴露焦躁。
而車載OBC的國產(chǎn)SiC滲透率在2024年仍不足20%，多數(shù)車企采用進(jìn)口方案，國產(chǎn)器件僅在部分新車型中試水，驗(yàn)證周期尚未完成，問題爆發(fā)相對滯后。

驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)透明度的不足
車載OBC需滿足車規(guī)級認(rèn)證（如AEC-Q101），但國產(chǎn)SiC MOSFET廠商在關(guān)鍵可靠性數(shù)據(jù)（如TDDB時間相關(guān)介電擊穿測試、高溫柵偏測試）上透明度不足，部分廠商僅提供“通過/未通過”結(jié)論，缺乏原始數(shù)據(jù)支撐，導(dǎo)致早期設(shè)計缺陷未被充分識別。

車載的“放大效應(yīng)”：
OBC需在10年內(nèi)承受超過1億次開關(guān)循環(huán)，且故障直接影響整車安全，車企對失效容忍度極低。部分國產(chǎn)碳化硅MOSFET的短壽命設(shè)計（如TDDB壽命10?小時≈1.14年）在車載場景下必然“爆雷”。

5. 行業(yè)改進(jìn)方向

工藝優(yōu)化：采用氮退火、場板結(jié)構(gòu)（Field Plate）降低柵氧電場強(qiáng)度，或引入高k介質(zhì)替代傳統(tǒng)SiO?。

數(shù)據(jù)透明化：公開TDDB和HTGB的原始測試數(shù)據(jù)（如失效時間分布、柵氧厚度統(tǒng)計），提升車規(guī)級認(rèn)證的可信度。

產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同：持續(xù)開發(fā)和優(yōu)化柵氧工藝。

結(jié)論

國產(chǎn)SiC MOSFET在車載OBC中“爆雷”的本質(zhì)原因，是部分廠商為追求低成本，在柵氧厚度減薄和工藝簡化上過度妥協(xié)，導(dǎo)致器件在高壓、高溫動態(tài)工況下無法滿足車規(guī)級可靠性要求。車載領(lǐng)域因嚴(yán)苛工況與長驗(yàn)證周期的疊加，國產(chǎn)碳化硅MOSFET導(dǎo)入節(jié)奏較慢，質(zhì)量問題滯后爆發(fā)。國產(chǎn)SiC MOSFET需通過工藝升級、數(shù)據(jù)透明化和全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，才能實(shí)現(xiàn)從“低價替代”到“高可靠車規(guī)級”的跨越。國產(chǎn)SiC MOSFET在車載OBC中的“爆雷”晚于充電樁行業(yè)，本質(zhì)是應(yīng)用場景嚴(yán)苛性、驗(yàn)證周期、供應(yīng)鏈成熟度及成本策略共同作用的結(jié)果。隨著國產(chǎn)車規(guī)級SiC工藝優(yōu)化和數(shù)據(jù)透明化（如公開TDDB測試報告），國產(chǎn)器件有望在車載領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“替代”到“可靠”的跨越，但短期內(nèi)仍需警惕因加速滲透而引發(fā)的質(zhì)量風(fēng)險。