万物云联网@SiC半导体的未来前景如何？( 二 )
EOSS ， 为器件输出电容充电所需的能量对于降低开关损耗非常重要 ， 而对于总损耗而言 ， 有用的直接FOM也是RDS（ON） 。
碳化硅（SiC）的改良参数
显然 ， 对于关键的FOM ， SiC相对于其他开关类型而言是一个巨大的进步 ， 但更高性能的范围又是什么呢？还需要考虑其他可能与FOM改进相抵触的参数 。 图2显示了一些这样的参数 ， 箭头指示了以获得更好的性能的改进方向 。BV是临界击穿电压 ， COSS是输出电容 ， Qrr是反向恢复电荷 ， ESW是开关时的能量损失 ， Diode Surge（二极管浪涌）是体二极管效应峰值电流额定值 ， SCWT是短路耐受额定值 ， UIS是未钳位的电感性开关额定值和RthJ -C是结壳热阻 。
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图2. SiC FET特性及其发展方向 。 今天是蓝色 ， 未来是橙色
一些特性会相互增强好处 ， 例如较小的die尺寸可降低COSS ， 从而降低ESW；其他则需要权衡取舍 ， 例如 ， 减少芯片体积可能会导致UIS能效评级降低 。 峰值雪崩电流不会受到影响 ， 这与低能量杂散电感相关的过冲或雷电测试的典型结果相关 。
但是 ， 在电池和封装设计方面进行改进的有用组合还有很多余地 ， 可以看到RSD（ON） ， 减半后的die明显变小 。 然后 ， COSS也将以相同的比例下降 ， 而ESW也会相应下降 。 通过对RDS（ON）进行相应的改进 ， 可以使芯片更薄 ， 但UnitedSiC相信这不会以降低额定电压为代价 ， 而额定电压将随着新的750V标准电压等级而升高至1700V 。
挑战不断涌现 ， 例如原材料需要达到零缺陷和完美的平坦度的要求 ， 在每片晶圆的裸片数量以及“交叉”方面的成品率方面也一直在不断提高 。 请记住 ， SiC在其发展曲线的开始阶段仍然是一个相对较年轻的技术 ， 并且像以前的MOSFET一样 ， 在成本和性能方面都有很大的未来改进前景 。
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UnitedSiC
SiC封装的演进
随着SiC FET器件的改进和扩展到不同的应用领域 ， 可以预料封装选项也将扩大 。
目前 ， TO-247零件很受欢迎 ， 因为它们可以作为某些MOSFET和IGBT的直接替代品 ， 并且许多类型是四引线的 ， 包括用于栅极驱动的开尔文连接 。 这有助于克服源极引线电感的影响 ， 否则会导致漏极-源极di / dt较高而导通 。D2PAK-3L和-7L以及TO-220-3L ， TO247以及最近从UnitedSiC推出的表面贴装薄型DFN8x8封装均经过优化 ， 以最小的封装电感实现了能在高频工作 。
将来 ， 将提供其他SMD封装 ， 其中大多数采用银烧结模压连接 ， 以实现更好的热性能 。 模块中的多个SiC裸片也将变得更加广泛 ， 单个裸片的额定电压可能高达1200V ， 而使用堆叠式“超级级联”排列以实现非常高的功率时 ， 额定电压可能高达6000V或更高 。 这些通常将用于固态变压器 ， MV-XFC快速充电器 ， 风力发电系统 ， 牵引力和HVDC 。
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RF GaN-on-SiC器件
展望未来
电力应用领域的创新是迅速的 ， 并且不需要注视水晶球就可以看到半导体开关需要发展以符合市场期望 。然而 ， 采用新的性能基准 ， SiC可以遵循一条明确的道路来满足需求 。UnitedSiC当前正在开发新设备 ， 以应对越来越广泛的应用 。
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