國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET在充電樁和車載OBC(車載充電機)等領(lǐng)域出現(xiàn)柵氧可靠性問題后,行業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。面對國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠家柵氧可靠性的爆雷后的危機出來之后,國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠家是主動檢討改進還是百般抵賴甚至報告作假,揭示了國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET廠家真正的破局之路:部分廠商早期因追求低成本、快速搶占市場,在工藝設(shè)計和驗證環(huán)節(jié)存在妥協(xié),導(dǎo)致長期可靠性不足;而另一些企業(yè)則通過主動改進技術(shù)、提升透明度,逐步贏得市場信任。以下從問題根源、行業(yè)應(yīng)對態(tài)度及破局路徑三方面進行深度分析:
一、問題根源:工藝缺陷與驗證不足
柵氧設(shè)計妥協(xié)
部分國產(chǎn)廠商為降低比導(dǎo)通電阻(Rds(on))和成本,減薄柵氧化層厚度(如低于40nm),導(dǎo)致電場強度超標(biāo)(>4 MV/cm),加速TDDB(經(jīng)時擊穿)失效。例如,某些國產(chǎn)器件的柵氧壽命僅約10?小時(約1.14年),遠低于國際頭部廠商的10?小時。
工藝缺陷與測試漏洞
柵氧生長工藝不均勻、界面缺陷密度高,且部分廠商未嚴格執(zhí)行HTGB(高溫柵偏)和TDDB測試,僅提供“通過/未通過”結(jié)論,掩蓋早期設(shè)計缺陷。車載OBC等嚴苛場景下,動態(tài)應(yīng)力遠超實驗室靜態(tài)測試條件,進一步暴露問題。
數(shù)據(jù)不透明與車規(guī)認證短板
部分廠商未公開原始測試數(shù)據(jù)(如失效時間分布),導(dǎo)致車企難以評估實際壽命。車規(guī)級AEC-Q101認證雖要求TDDB測試,但部分企業(yè)僅滿足最低標(biāo)準(zhǔn),未針對動態(tài)工況優(yōu)化。
二、行業(yè)應(yīng)對態(tài)度:分化與改進
消極應(yīng)對:短期利益導(dǎo)向
掩蓋問題:部分廠商通過簡化測試報告或選擇性披露數(shù)據(jù),規(guī)避責(zé)任。例如,僅提供靜態(tài)測試結(jié)果,忽視動態(tài)工況下的失效風(fēng)險。
低價競爭:在產(chǎn)能過剩背景下,部分企業(yè)以犧牲可靠性換取市場份額,導(dǎo)致“劣幣驅(qū)逐良幣”現(xiàn)象。
積極改進:技術(shù)驅(qū)動與生態(tài)構(gòu)建
工藝優(yōu)化:國產(chǎn)頭部IDM碳化硅MOSFET廠家通過“量產(chǎn)一代、儲備一代、預(yù)研N代”的技術(shù)迭代體系,開發(fā)碳化硅MOSFET底層工藝,提升柵氧均勻性并降低電場強度。
數(shù)據(jù)透明化:頭部IDM碳化硅MOSFET廠家企業(yè)公開HTGB和TDDB測試數(shù)據(jù),并通過車規(guī)認證(如AEC-Q101)建立信任。
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同:與車企、科研機構(gòu)合作開發(fā)定制化方案。國產(chǎn)IDM的SiC功率模塊廠家與客戶預(yù)研未來3-5年需求,優(yōu)化散熱設(shè)計和封裝工藝。
三、破局之路:從“低價替代”到“高可靠車規(guī)級”
技術(shù)升級:柵氧工藝與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
優(yōu)化柵氧厚度:根據(jù)TDDB模型(如E模型)平衡導(dǎo)通電阻與可靠性,避免過度減薄。例如,采用氮退火或場板結(jié)構(gòu)(Field Plate)降低電場強度。
引入高k介質(zhì):探索替代傳統(tǒng)SiO?的材料,提升介電常數(shù)和抗電場能力。
嚴格驗證與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
強化測試覆蓋:參考JEDEC標(biāo)準(zhǔn),延長HTGB +22V測試時間至3000小時以上,模擬車載動態(tài)應(yīng)力環(huán)境。
全生命周期管理:從晶圓制造到封裝環(huán)節(jié)實施零缺陷目標(biāo),確保車規(guī)級產(chǎn)線管理。
產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合與生態(tài)構(gòu)建
IDM模式:整合設(shè)計、制造、封裝環(huán)節(jié),提升工藝可控性。。
綁定頭部客戶:與車企聯(lián)合開發(fā)主驅(qū)芯片。
四、結(jié)論:危機與機遇并存
國產(chǎn)SiC MOSFET的“爆雷”暴露了行業(yè)早期粗放發(fā)展的弊端,但也倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展。國產(chǎn)SiC碳化硅IDM領(lǐng)先廠商已通過技術(shù)迭代、數(shù)據(jù)透明化和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同實現(xiàn)突破,而依賴低價策略的企業(yè)將逐步被淘汰。未來,國產(chǎn)SiC的破局需聚焦三點:
技術(shù)為矛:攻克柵氧可靠性瓶頸,對標(biāo)國際車規(guī)標(biāo)準(zhǔn);
質(zhì)量為盾:建立全流程品控體系,公開可靠性數(shù)據(jù);
生態(tài)為基:聯(lián)合上下游構(gòu)建從材料到應(yīng)用的閉環(huán)生態(tài)。
唯有如此,國產(chǎn)SiC MOSFET才能從“替代者”蛻變?yōu)椤耙I(lǐng)者”,在全球第三代半導(dǎo)體競爭中占據(jù)一席之地.
審核編輯 黃宇
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