在功率半導體領域,碳化硅(SiC)技術以其卓越的電氣性能已成為不爭的未來趨勢。然而,市場普及始終面臨一個核心挑戰:如何在不犧牲性能的前提下,將成本降至可與成熟硅基產品正面競爭的水平?森國科最新推出的KWM2000065PM(750V/2Ω)與 KWM1000065PM(750V/1Ω)兩款SiC MOSFET產品,以其革命性的微型化芯片設計,給出了一個強有力的答案——通過極致縮小的Die Size,實現系統級成本與性能的雙重優勢,直指高壓平面MOSFET與SJ MOSFET的替代市場。
01技術深潛:微型化Die引發的性能與成本革命
這兩顆晶圓最引人注目的特點,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)。這一尺寸遠小于同規格的硅基器件,奠定了其顛覆性優勢的基礎。

KWM1000065PM KWM2000065PM
熱性能的先天優勢:更穩定,更高效
與傳統硅基MOSFET相比,SiC材料本身擁有高出三倍的熱導率。這意味著,在同等體積下,SiC芯片內部的熱量能更快速地傳導至外殼。結合森國科這兩款產品的微型化設計,其熱阻(RthJC)具備先天的穩定性優勢。
--熱阻穩定性:硅器件在高溫下導通電阻(RDS(on))會急劇增大,而SiC的RDS(on)隨溫度變化率遠低于硅。規格書顯示,即使在175°C的高結溫下,KWM1000065PM的導通電阻典型值僅從25°C時的1.0Ω升至1.6Ω,變化幅度遠優于同級硅器件。這帶來了更可預測的功耗和更穩定的高溫運行表現。
--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)。由于芯片熱點與封裝外殼的熱路徑極短,熱量能更高效地散發,從而允許器件在更高的功率密度下運行,或減少散熱系統的體積與成本。
電氣性能的極致化:支持高頻、高可靠性應用
高開關速度與低損耗:兩款產品均具備極低的電容(Ciss/Coss/Crss),例如KWM2000065PM的Crss典型值低至1.0pF。這直接轉化為更快的開關速度、更低的開關損耗(Eon/Eoff)和更小的柵極振蕩,為高頻開關電源提升效率、縮小無源元件體積奠定了基礎。
--750V耐壓的可靠性裕量:相較于傳統的600V-650V硅基MOSFET,750V的額定電壓提供了更強的抗電壓沖擊和浪涌能力,在PFC電路、反激式拓撲等應用中,系統可靠性得到顯著提升。
--快速體二極管:內置的體二極管具有快速反向恢復特性(Qrr低),在橋式電路或硬開關條件下,能有效降低反向恢復損耗,提升整體效率。
成本結構的顛覆:從“芯片成本”到“系統成本”的勝利
這才是森國科此次產品的核心破局點。微型化Die的直接優勢是:
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量呈指數級增長,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。
--系統級成本優化:由于SiC的高頻、高效特性,電源系統中的散熱器、磁性元件(電感、變壓器)和濾波電容都可以做得更小、更輕,從而在整體系統層面實現顯著的體積縮減和成本節約。
02應用藍圖:靈活封裝策略覆蓋廣闊市場
森國科此次提供晶圓形態的產品,賦予了下游客戶極大的設計靈活性,精準瞄準兩大應用方向:
合封(Chip-in-Package):賦能超緊湊電源
對于追求極致功率密度的應用,如氮化鎵快充充電器、服務器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、驅動IC等合封在一個多芯片模塊(MCPM)內。這種“All-in-One”的方案能最大限度地減少寄生參數,提升頻率和效率,是實現拇指大小百瓦級快充的理想選擇。
獨立封裝:替代傳統硅基MOSFET
對于工業電源、光伏逆變器輔助電源、電機驅動、LED照明驅動等需要獨立器件的應用,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MOSFET(SJ-MOSFET),讓終端產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的優勢。
03市場展望:開啟“硅基成本,碳化硅性能”的新紀元
森國科KWM2000065PM與KWM1000065PM的推出,具有深遠的市場意義。它標志著SiC技術不再僅僅是高端應用的奢侈品,而是可以通過創新的設計與制造工藝,下沉到主流功率市場,成為替代硅基產品的“性價比之選”。
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,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,精準擊中了市場普及的痛點。這不僅是兩款優秀的產品,更代表了一種清晰的市場戰略:讓碳化硅的強大性能,以客戶樂于接受的成本,滲透到每一個可能的電力電子角落,加速全球電氣化的高效與節能進程。對于所有尋求產品升級換代的電源工程師而言,這無疑是一個值得密切關注的技術風向標。
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深圳市森國科科技股份有限公司是一家專業從事功率器件、模塊,功率IC的高新科技企業。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動芯片、無刷電機驅動芯片兩大類。公司總部在深圳市南山區,在深圳、成都設有研發及運營中心。公司研發人員占比超過70%,研究生以上學歷占比50%,來自聯發科、海思、比亞迪微電子、羅姆、華潤上華等機構,囊括清華大學、電子科技大學、西安電子科技大學、西北工業大學等微電子專業知名院校。
森國科碳化硅產品線為650V、1200V 和碳化硅二極管、碳化硅MOSFET、SiC二極管模塊、SiC MOSFET 模塊,該產品系列廣泛應用于新能源汽車、光伏逆變器、充電樁電源模塊、礦機電源、通信設備電源、5G微基站電源、服務器電源、工業電源、快充電源、軌道交通電源等。森國科碳化硅產品采用6寸車規級晶圓,具有高耐溫,高頻,高效,高壓特性,已穩步進入國內汽車三電、主流大功率電源、光風儲逆變器、充電樁電源模塊等上市公司供應鏈。
森國科功率IC采用先進的高壓特色工藝,包括功率管及模塊的驅動、BLDC及FOC電機的驅動。經過5年的發展,該產品線的團隊在BCD工藝,UHV工藝、數模混合、電機驅動算法方面有深厚的積累。功率器件驅動芯片,已經大規模量產中低壓系列,即將推出高壓系列。在電機驅動芯片方面,成功推出了單相BLDC散熱風扇電機系列和三相BLDC電機驅動系列。
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原文標題: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
文章出處:【微信號:SGKS2016,微信公眾號:森國科】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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