在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域,碳化硅(SiC)技術(shù)以其卓越的電氣性能已成為不爭的未來趨勢(shì)。然而,市場普及始終面臨一個(gè)核心挑戰(zhàn):如何在不犧牲性能的前提下,將成本降至可與成熟硅基產(chǎn)品正面競爭的水平?森國科最新推出的KWM2000065PM(750V/2Ω)與 KWM1000065PM(750V/1Ω)兩款SiC MOSFET產(chǎn)品,以其革命性的微型化芯片設(shè)計(jì),給出了一個(gè)強(qiáng)有力的答案——通過極致縮小的Die Size,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)成本與性能的雙重優(yōu)勢(shì),直指高壓平面MOSFET與SJ MOSFET的替代市場。
01技術(shù)深潛:微型化Die引發(fā)的性能與成本革命
這兩顆晶圓最引人注目的特點(diǎn),是其極其緊湊的尺寸。KWM2000065PM的芯片面積(不含劃片道)僅為0.314 mm2(0.560 * 0.560mm),而KWM1000065PM也僅為0.372 mm2(0.560 * 0.665mm)。這一尺寸遠(yuǎn)小于同規(guī)格的硅基器件,奠定了其顛覆性優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)。

KWM1000065PM KWM2000065PM
熱性能的先天優(yōu)勢(shì):更穩(wěn)定,更高效
與傳統(tǒng)硅基MOSFET相比,SiC材料本身擁有高出三倍的熱導(dǎo)率。這意味著,在同等體積下,SiC芯片內(nèi)部的熱量能更快速地傳導(dǎo)至外殼。結(jié)合森國科這兩款產(chǎn)品的微型化設(shè)計(jì),其熱阻(RthJC)具備先天的穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。
--熱阻穩(wěn)定性:硅器件在高溫下導(dǎo)通電阻(RDS(on))會(huì)急劇增大,而SiC的RDS(on)隨溫度變化率遠(yuǎn)低于硅。規(guī)格書顯示,即使在175°C的高結(jié)溫下,KWM1000065PM的導(dǎo)通電阻典型值僅從25°C時(shí)的1.0Ω升至1.6Ω,變化幅度遠(yuǎn)優(yōu)于同級(jí)硅器件。這帶來了更可預(yù)測的功耗和更穩(wěn)定的高溫運(yùn)行表現(xiàn)。
--高效散熱:小尺寸Die允許采用成本更低、體積更小的封裝(如DFN5x6, TO-252等)。由于芯片熱點(diǎn)與封裝外殼的熱路徑極短,熱量能更高效地散發(fā),從而允許器件在更高的功率密度下運(yùn)行,或減少散熱系統(tǒng)的體積與成本。
電氣性能的極致化:支持高頻、高可靠性應(yīng)用
高開關(guān)速度與低損耗:兩款產(chǎn)品均具備極低的電容(Ciss/Coss/Crss),例如KWM2000065PM的Crss典型值低至1.0pF。這直接轉(zhuǎn)化為更快的開關(guān)速度、更低的開關(guān)損耗(Eon/Eoff)和更小的柵極振蕩,為高頻開關(guān)電源提升效率、縮小無源元件體積奠定了基礎(chǔ)。
--750V耐壓的可靠性裕量:相較于傳統(tǒng)的600V-650V硅基MOSFET,750V的額定電壓提供了更強(qiáng)的抗電壓沖擊和浪涌能力,在PFC電路、反激式拓?fù)涞葢?yīng)用中,系統(tǒng)可靠性得到顯著提升。
--快速體二極管:內(nèi)置的體二極管具有快速反向恢復(fù)特性(Qrr低),在橋式電路或硬開關(guān)條件下,能有效降低反向恢復(fù)損耗,提升整體效率。
成本結(jié)構(gòu)的顛覆:從“芯片成本”到“系統(tǒng)成本”的勝利
這才是森國科此次產(chǎn)品的核心破局點(diǎn)。微型化Die的直接優(yōu)勢(shì)是:
單顆芯片成本大幅降低:在同等晶圓上,更小的尺寸意味著可切割的芯片數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長,直接攤薄了單片晶圓的制造成本。
--封裝成本顯著下降:小芯片可采用更小、更簡單的封裝,封裝材料(塑封料、引線框)和工藝成本隨之降低。
--系統(tǒng)級(jí)成本優(yōu)化:由于SiC的高頻、高效特性,電源系統(tǒng)中的散熱器、磁性元件(電感、變壓器)和濾波電容都可以做得更小、更輕,從而在整體系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)顯著的體積縮減和成本節(jié)約。
02應(yīng)用藍(lán)圖:靈活封裝策略覆蓋廣闊市場
森國科此次提供晶圓形態(tài)的產(chǎn)品,賦予了下游客戶極大的設(shè)計(jì)靈活性,精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)兩大應(yīng)用方向:
合封(Chip-in-Package):賦能超緊湊電源
對(duì)于追求極致功率密度的應(yīng)用,如氮化鎵快充充電器、服務(wù)器AC/DC電源模塊、通信電源模塊等,這兩顆小尺寸Die可與控制器、驅(qū)動(dòng)IC等合封在一個(gè)多芯片模塊(MCPM)內(nèi)。這種“All-in-One”的方案能最大限度地減少寄生參數(shù),提升頻率和效率,是實(shí)現(xiàn)拇指大小百瓦級(jí)快充的理想選擇。
獨(dú)立封裝:替代傳統(tǒng)硅基MOSFET
對(duì)于工業(yè)電源、光伏逆變器輔助電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、LED照明驅(qū)動(dòng)等需要獨(dú)立器件的應(yīng)用,這兩顆晶圓可被封裝為成本極具競爭力的分立器件。其目標(biāo)正是直接替代目前市場中廣泛使用的750V-800V高壓平面MOSFET和超結(jié)MOSFET(SJ-MOSFET),讓終端產(chǎn)品在幾乎不增加成本的情況下,輕松獲得效率提升、體積縮小和可靠性增強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。
03市場展望:開啟“硅基成本,碳化硅性能”的新紀(jì)元
森國科KWM2000065PM與KWM1000065PM的推出,具有深遠(yuǎn)的市場意義。它標(biāo)志著SiC技術(shù)不再僅僅是高端應(yīng)用的奢侈品,而是可以通過創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與制造工藝,下沉到主流功率市場,成為替代硅基產(chǎn)品的“性價(jià)比之選”。
森國科的這兩款微型化750V SiC MOSFET晶圓,是一次精妙的“四兩撥千斤”。它們沒有盲目追求極致的單一性能參數(shù),而是通過芯片尺寸的微型化革命,巧妙地平衡了性能、可靠性與成本,精準(zhǔn)擊中了市場普及的痛點(diǎn)。這不僅是兩款優(yōu)秀的產(chǎn)品,更代表了一種清晰的市場戰(zhàn)略:讓碳化硅的強(qiáng)大性能,以客戶樂于接受的成本,滲透到每一個(gè)可能的電力電子角落,加速全球電氣化的高效與節(jié)能進(jìn)程。對(duì)于所有尋求產(chǎn)品升級(jí)換代的電源工程師而言,這無疑是一個(gè)值得密切關(guān)注的技術(shù)風(fēng)向標(biāo)。
關(guān)于森國科
深圳市森國科科技股份有限公司是一家專業(yè)從事功率器件、模塊,功率IC的高新科技企業(yè)。功率器件主要包括碳化硅二極管、碳化硅MOSFET、IGBT,功率芯片主要包括功率器件驅(qū)動(dòng)芯片、無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片兩大類。公司總部在深圳市南山區(qū),在深圳、成都設(shè)有研發(fā)及運(yùn)營中心。公司研發(fā)人員占比超過70%,研究生以上學(xué)歷占比50%,來自聯(lián)發(fā)科、海思、比亞迪微電子、羅姆、華潤上華等機(jī)構(gòu),囊括清華大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等微電子專業(yè)知名院校。
森國科碳化硅產(chǎn)品線為650V、1200V 和碳化硅二極管、碳化硅MOSFET、SiC二極管模塊、SiC MOSFET 模塊,該產(chǎn)品系列廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏逆變器、充電樁電源模塊、礦機(jī)電源、通信設(shè)備電源、5G微基站電源、服務(wù)器電源、工業(yè)電源、快充電源、軌道交通電源等。森國科碳化硅產(chǎn)品采用6寸車規(guī)級(jí)晶圓,具有高耐溫,高頻,高效,高壓特性,已穩(wěn)步進(jìn)入國內(nèi)汽車三電、主流大功率電源、光風(fēng)儲(chǔ)逆變器、充電樁電源模塊等上市公司供應(yīng)鏈。
森國科功率IC采用先進(jìn)的高壓特色工藝,包括功率管及模塊的驅(qū)動(dòng)、BLDC及FOC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過5年的發(fā)展,該產(chǎn)品線的團(tuán)隊(duì)在BCD工藝,UHV工藝、數(shù)?;旌稀㈦姍C(jī)驅(qū)動(dòng)算法方面有深厚的積累。功率器件驅(qū)動(dòng)芯片,已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)中低壓系列,即將推出高壓系列。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片方面,成功推出了單相BLDC散熱風(fēng)扇電機(jī)系列和三相BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)系列。
森國科在中金資本、北汽產(chǎn)投、藍(lán)思科技、凌霄股份、中科海創(chuàng)等股東的助力下,以低成本創(chuàng)新為己任,努力為客戶提供高性價(jià)比的綠色“芯”動(dòng)力,成為全球領(lǐng)先的功率半導(dǎo)體公司!
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原文標(biāo)題:以小搏大,以硅基成本享碳化硅性能:森國科微型化750V SiC MOSFET晶圓的破局之道
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