成本效益關系非常復雜而且變化無常，電力工程師很難將其量化。本文介紹了 SiC 半導體如何成為基于持續改進并比舊有技術更具成本競爭力的解決方案。

UnitedSiC 是一家領先的碳化硅 (SiC) 功率半導體制造商，它的加入促使 Qorvo 將業務擴展到電動汽車 (EV)、工業電源、電路保護、可再生能源和數據中心電源等快速增長的市場。

對環境效率和能源效率的追求推動了有關 SiC-FET 的設計決策。

摘要

隨著電動汽車、可再生能源和 5G 等領域的創新步伐不斷加快，為滿足消費者和行業的需求，越來越多的工程師也在尋求全新解決方案，并對技術提出了更高的要求。SiC 半導體是可以滿足這些需求的優選方案，其本身也在不斷改進，能提供比舊技術更具成本競爭力的性能。

作為一種相對較新的顛覆性創新技術，SiC 在首次商業化時的售價必然是高昂的，盡管大多數工程師明知 SiC 比硅基產品（如 IGBT 和 Si-MOSFET）更具有潛在優勢，但仍會將其置于 “可有可無” 清單的末端。然而，隨著 SiC 價格的不斷下跌，及其性能的不斷改進，SiC 的可靠性得到了證明，在工程師心中的地位也不斷提升，如今已成為現有舊技術部件的替代品和新設計的切入點。

SiC 的使用取決于具體應用。太陽能和電動汽車工程師率先采用了該技術，因為提高效率一直是其所在領域高度優先的考慮因素。但隨著晶圓成本的降低、性能的提高、節能的價值以及相關組件成本的降低，更廣泛應用領域的工程師實在是沒有理由不做出點改變了。

圖 1：SiC 系統成本低于 IGBT 解決方案

SiC 的固有優勢不少，比如具有較高的臨界擊穿電壓、較高的工作溫度、出色的導通電阻，還兼具晶粒面積小巧、開關損耗品質因數較佳、開關速度快等優點。使用常閉共源共柵的 UnitedSiC “第 3 代” SiC-FET 最新器件進一步擴大了應用范圍。對于 1200V 和 650V 器件，我們 UF 系列的最新產品具有同類最低的導通電阻，分別小于 9 毫歐和 7 毫歐。該系列器件具有低損耗的體二極管效應，在過電壓和短路情況下能保持固有的穩健性，且與 Si-MOSFET 或 IGBT 一樣易于驅動。事實上，使用 TO-247 封裝后，這些器件可以作為多數 Si-MOSFET 或 IGBT 部件的簡易替換器件，為您即時實現性能提升。針對新設計，UnitedSiC 還推出了低電感、熱性能增強型 DFN8x8 封裝，該封裝利用了 SiC-FET 的高頻功能。

圖 2：SiC FET 柵極驅動兼容現有技術，具有出色的柵極保護功能

“遠見者” 在價值方程式中加入了用戶和環境效益，且出于系統節能的考慮，他們越來越傾向于使用 SiC-FET 進行設計。我們能做的事情還有很多。如果我們圍繞 SiC-FET 進行系統設計，就可以在避免顯著降低效率的情況下，提高開關頻率，甚至可以消除分立式整流二極管和緩沖器網絡等組件。

此外其他相關組件（如散熱器、電感/變壓器和電容）的尺寸、重量和成本也會隨之減少。在極端情況下，甚至可以去除本身效率低下的整個冷卻系統，從而可以節省更多成本。尤其是在電動汽車牽引逆變器應用中，效率的提升更是一個良性循環。因為基于 SiC 的逆變器使用了更輕巧的組件，所以電池充電后的續航時間變得更長了，這也進一步延長了車輛的行駛里程。

SiC 技術仍在不斷發展，并有望進一步提升性能。在下一代產品中，導通電阻將隨著開關損耗的減少進一步降低，額定電壓也將提高，晶圓尺寸將進一步縮小，且產量將得以提高，從而實現成本降低。未來也將會出現更多的變型版本，并提供更廣泛的封裝選項，以適用于更高電壓和功率水平的應用。

Oscar Wilde 還說過：“成功是一門科學；如果具備相應的條件，就可以獲得相應的結果”。目前的條件非常適合 SiC，而且只會越來越好。在計算價值時，不使用 UnitedSiC 產品進行創新的成本可能會讓您大吃一驚。

審核編輯：劉清