艺单核大电流1200V/7mΩ SiC MOSFET芯片。 6park.com
功率器件是电子设备的重要组成部分，广泛应用于汽车、通信、工业及消费电子等领域，尤其是在新能源汽车、光储、5G通信等新兴领域的持续景气发展驱动下，对具备更高耐压范围、更高功率密度、更低开关损耗等关键指标的功率器件提出了全新需求。
SiC以其高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等特点很好适应了新兴行业需求，不过，相比硅基功率器件，SiC仍处于早期发展阶段，无论国际还是国内产业链，始终难以突破良率低、成本高等瓶颈，延缓了SiC的普及发展。
不过如上桎梏已被打破，SiC加速驶向发展的快车道。1月12日，深圳市至信微电子有限公司（简称：至信微）2024新品发布暨代理商大会在深圳威尼斯英迪格酒店正式召开，会上至信微隆重发布1200V/7mΩ、750V/5mΩ等行业领先的SiC芯片，同时展示了超高良率的晶圆裸片，至信微副总经理王仁震介绍，受益于超高良率，1200V/7mΩ具有强大的性能指标和非常明显的成本优势。
厚积薄发，技术底色初显
相比硅基解决方案，SiC器件能减少80%的晶片尺寸，降低60%的功率损耗，同时能满足高集成、轻量化发展需求，被认为是最具发展潜力的第三代功率半导体器件之一，未来有望在新能源汽车等新兴领域取代硅基IGBT器件。
据集微咨询及Yole统计数据，2021年，全球SiC市场规模约为10.92亿美元，其中新能源汽车市场规模为6.85亿美元，占比约62.73%；预计到2027年市场规模将提升至62.98亿美元，其中新能源汽车领域市场规模为49.86亿美元，占比提升至79.17%。
在这样的背景下，全球半导体产业链加速了SiC相关技术攻关，国内也涌现了大批产业链企业，相关SiC产品陆续在下游市场获得应用。
同时，伴随市场创新需求的持续变化，市场对SiC性能也在持续提升，如在新能源汽车领域，为进一步提高充电效率、缩短充电时间，国内新能源汽车品牌纷纷发布基于SiC的800V高压平台，预计到2025年800V+SiC方案的渗透率将超过15%。

至信微1200V/7mΩ、750V/5mΩ SiC晶圆正式发布

为推出更适合新能源汽车等新兴领域对高性能功率器件的需求，曾担任华润华晶微电子副总经理的张爱忠，邀集意法半导体、台积电、集创北方、艾默生等知名企业技术骨干，以及来自中科院、清华大学、同济大学等科研机构的大批专家，共同组成实力雄厚的SiC研发团队，2018年即成功推出1200V 10/20A SiC SBD，并于2020年实现第二代1200V 80mΩ MOSFETs迭代。
王仁震表示，“至信微团队是一个技术导向型的团队，前期重点精心打磨产品。在研发的第二代产品的性能参数已达到国际知名品牌友商第三代产品同等水平，并经种子客户测试且获得良好反馈后，我们才正式成立至信微公司向外推广产品。”最终，张爱忠团队于2021年11月30日正式注册成立至信微。
根据SiC的不同指标特性，应用场景有所不同。以新能源汽车为例，1200V/80mΩ SiCMOS适用于汽车空调、车载DCDC、车载OBC等场景，1200V/40mΩ SiCMOS主要应用于充电桩电源模块等领域，而具备更大电流能力的1200V/16mΩ SiCMOS逐步成为汽车主驱的主流器件。
但这还满足不了市场对更高性能的需求，借助强大研发实力以及原有产品线布局，继2023年6月推出1200V/16mΩ SiC MOSFETs后，时隔半年，至信微再次发布达到全球领先水平的1200V/7mΩ SiC MOSFETs新品。
横空出世，性能全球领先
降低导通损耗和动态损耗不仅是芯片技术的发展方向，同时是下游市场的创新需求，特别是新能源等新兴领域，行业创新有赖于更高性能的芯片底座支撑。在1200V/16mΩ SiC MOS的基础上，各家SiC企业已将1200V/7mΩ当做新的设计目标。
行业周知，功率芯片的漏极-源极导通电阻Rds（on）越小，电流通过MOSFET时的电阻越小，功率损耗也就越小。
不过目前全球有能力推出自研单Die 1200V/7mΩ SiCMOSFETs的企业并不多，至信微即为全球极少数几家具备这一能力的企业之一，这也意味着至信微的SiC MOSFET设计技术已达到世界前几位的领先水平。

至信微不同规格型号CP图比较

据王仁震介绍，该SiC芯片采用的是平面工艺，可以很好降低沟槽工艺在离子注入时可能面临的材料晶格损伤或是畸变风险，同时能减少立体结构芯片容易产生的电场应力积蓄现象出现，从而提升芯片的可靠性，满足车规级、工业级等高要求场景的高可靠应用需求。
目前，Rds（on）为14mΩ-16mΩ的1200V SiC MOS芯片可支持的最大电流普遍在120A左右，而至信微1200V SiC MOS芯片的Rds（on）低至7mΩ，单Die可以支持到250A以上的超大电流，也是全球首颗达到这一电流水平的单颗平面工艺1200V/7mΩ SiC MOS芯片，从而使得单芯片的系统输出功率达到30kW。同时，标称1200V的该器件耐压至甚至可以达到1600V以上。
更高的输出功率，同时使得基于至信微1200V/7mΩ SiC MOS芯片开发的功率模块具备更高的可靠性。
功率模块往往需要用到多颗SiC芯片级联，而使用的芯片数量越多，对芯片的一致性要求越高，以功率约为200kW的电动汽车为例，功率模块需要配置36~48颗16mΩ的SiC芯片，而采用7mΩ的SiC芯片，所需的芯片数量将降至18~24颗，大幅降低了布线难度和均流要求，模块的可靠性随之大幅提升，这也是主机厂更倾向于选用高密度功率器件的原因。
超低成本，降维赋能创新
值得注意的是，发布会现场还展示了晶圆裸片，这在过往相关的SiC器件设计公司发布会中极为少见。据至信微现场工作人员介绍，目前其1200V/16mΩ SiC MOS晶圆的良率已经超过85%，而1200V/7mΩ SiC MOS晶圆的良率也在80%以上。
行业周知，虽然SiC性能优于IGBT，但由于良率瓶颈突破难，导致SiC产品的成本普遍偏高，影响了SiC的普及应用。供应链数据显示，行业中1200V/16mΩ SiC MOS晶圆的良率普遍在70%以内。
得益于行业领先的产品良率，至信微SiC具有更强的成本优势，至信微副总经理何京京介绍，“我们的1200V/16mΩ SiC MOS较行业同类产品有约20%的成本优势；预计1200V/7mΩ SiC MOS产品将与同行保持有30%以上的成本优势。”

至信微1200V/7mΩ、750V/5mΩ SiC MOSFETs晶圆

而至信微能打破行业瓶颈，实现全球领先的制造良率，与其高良率设计流程分不开。传统芯片设计行业常采用“DFT（即Design For Test，可测性设计）”方式，而至信微则更进一步延伸至“DFY（即Design For Yield，高良率设计）”，至信微同时在选用国际知名品牌衬底和外延片、吃透并优化生产工艺全流程、器件版图设计联动工艺制造、采用稳定产线等方面做了全面把控，进一步保证了产品良率水平。
另据了解，至信微旗下产品由积塔半导体、芯粤能等企业代工，均为一次流片成功，其中，在积塔半导体的MOSFET产线中，目前至信微的订单量已排进前三。
基于行业领先的产品良率，至信微旗下SiC MOS器件成本不仅大幅低于行业水平，同时有多款产品可以做到低于GaN，目前有望陆续在快充等消费电子领域发力。更令市场振奋的是，随着规模量产，SiC MOS的成本还将继续下降，何京京表示，“根据计划，我们的SiC MOS将在2025年做到与同级别IGBT的成本水平。”高性能叠加低成本，可以预见，至信微SiC产品将加速对新能源汽车、光储、工业、消费电子等领域的普及应用。
小结
目前新能源汽车是推动SiC普及的主力市场，但由于成本限制，占据市场主力的亲民车型至今仍以IGBT为主，汽车价格战成本转移也一定程度上影响了SiC的上车。而随着SiC成本大幅下降，性能更优的SiC有望从中高端车型持续下沉，加速电动汽车的创新发展。
除了汽车领域，光伏、5G基站、数据中心等新兴领域的快速发展，同样加大了对高性能功率器件的需求，如光伏逆变器，SiC器件可增加50%的功率密度，提升3%的系统转化效率，降低超30%的能量损耗；此外，家电等电子产品的智能化升级，也需要更高性能的功率器件支持。
至信微此次发布的平面工艺1200V/7mΩ以及750V/5mΩ SiC MOS芯片，不仅在Rds（on）、RSP、功率密度等关键指标上达到全球领先水平，同时实现80%以上的产品良率，预计较行业同级别产品实现约30%的成本优势，无疑利好下游高性价比选型需求。
事实上，历经半年出货，市场已给出良好反馈，“很多客户在测试了我们的产品之后，都表示比行业同级别产品要好，”何京京继续表示，“知道我们的产品竞争力后，各代理商都要争着卖我们的产品。”据了解，一年前，至信微仅有3家代理商，而参加此次产品发布会的代理商人数已超过100人。
在加速出货的同时，至信微迅速进入资本市场的视野，并获得大批机构提供资金支持，仅深圳国资背景投资机构，至信微就陆续获得了深圳龙岗区引导基金、深圳高新投、深智城产投、深重投等的参股支持。