在新能源汽車快速發(fā)展的背景下，碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體正成為推動(dòng)電動(dòng)化的重要核心技術(shù)。博世通過多代并行的研發(fā)策略，持續(xù)推進(jìn)SiC MOSFET技術(shù)的演進(jìn)，構(gòu)建了清晰且可預(yù)期的技術(shù)路線圖。隨著第三代、第四代和第五代產(chǎn)品的逐步推出，碳化硅器件將在性能、成本與可靠性方面實(shí)現(xiàn)持續(xù)躍升，為電動(dòng)汽車市場(chǎng)的規(guī)模化發(fā)展提供關(guān)鍵支撐。

持續(xù)演進(jìn)的碳化硅技術(shù)路線

早在SiC MOSFET技術(shù)研發(fā)之初，博世就確立了一個(gè)清晰的目標(biāo)：讓碳化硅技術(shù)能夠覆蓋不同級(jí)別的車型應(yīng)用，從高性能電動(dòng)車逐步擴(kuò)展到更廣泛的電動(dòng)化市場(chǎng)，成為汽車電氣化的重要驅(qū)動(dòng)力。

如今，這一技術(shù)旅程仍在繼續(xù)?；诔墒斓拇怪睖喜郏╰rench）結(jié)構(gòu)，博世正穩(wěn)步推進(jìn)第三代、第四代和第五代SiC MOSFET技術(shù)的發(fā)展。在相同的功率等級(jí)下，隨著芯片尺寸不斷縮小，器件的功率密度和系統(tǒng)效率持續(xù)提升，并為整車廠帶來更具吸引力的成本優(yōu)勢(shì)與系統(tǒng)可擴(kuò)展性。

第四代SiC MOSFET：基于溝槽技術(shù)的超窄元胞設(shè)計(jì)

在第三代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，第四代SiC MOSFET將通過顯著縮小元胞尺寸（cell pitch）實(shí)現(xiàn)一次重要的技術(shù)跨越。相比平面（planar）結(jié)構(gòu)受限于表面柵極和溝道結(jié)構(gòu)，溝槽技術(shù)是實(shí)現(xiàn)極小尺寸元胞的先決條件。

第四代SiC MOSFET的主要改進(jìn)包括：

通過加深溝槽并減小溝槽寬度，使元胞尺寸距從約3微米縮小至2微米以下，實(shí)現(xiàn)更高水平的垂直拓展。

在保持器件可靠性的同時(shí)進(jìn)一步提升功率密度，并降低單位面積導(dǎo)通電阻（RonA）。

在成熟的溝槽功率MOSFET架構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)性能提升，無需引入全新的器件結(jié)構(gòu)。

第四代產(chǎn)品將專門針對(duì)200毫米晶圓制造平臺(tái)開發(fā)，預(yù)計(jì)于2029年前后進(jìn)入市場(chǎng)。

第五代SiC MOSFET：引入超結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)性能躍升

在第四代技術(shù)基礎(chǔ)上，第五代SiC MOSFET將通過引入超結(jié)（Superjunction）結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)下一階段的性能突破。

超結(jié)技術(shù)通過在漂移區(qū)引入精確控制的P型與N型交替摻雜區(qū)域，使器件能夠突破傳統(tǒng)單極型碳化硅材料在漂移區(qū)電阻方面的理論限制，從而顯著降低導(dǎo)通電阻。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)還能優(yōu)化電場(chǎng)分布，提高器件在高電壓條件下的穩(wěn)定性。

第五代技術(shù)的設(shè)計(jì)與制造復(fù)雜度將進(jìn)一步提升。目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正重點(diǎn)探索適合的制造工藝與功率模塊架構(gòu)，包括采取措施來抑制諸如極高開關(guān)速度下的自激振蕩等現(xiàn)象。按照當(dāng)前的研發(fā)進(jìn)度，預(yù)計(jì)第五代SiC MOSFET 將于 2031 年左右問世 ，為SiC功率器件帶來全新的性能等級(jí)。

200毫米晶圓：

未來碳化硅技術(shù)的重要基礎(chǔ)

推動(dòng)碳化硅技術(shù)持續(xù)演進(jìn)的另一關(guān)鍵因素是晶圓制造平臺(tái)的升級(jí)。自2024年起，博世開始將碳化硅晶圓生產(chǎn)從150毫米逐步過渡到200毫米。與150毫米晶圓相比，200毫米晶圓的可用面積幾乎翻倍，可顯著提升制造效率并降低單位成本。

博世第二代碳化硅器件就開始受益于200毫米平臺(tái) ，而從2027年起，后續(xù)所有新一代產(chǎn)品都將全面基于200毫米晶圓進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。這一平臺(tái)升級(jí)不僅提高了制造精度與一致性，也為更加復(fù)雜的碳化硅器件結(jié)構(gòu)提供了工業(yè)化基礎(chǔ)。

選擇博世SiC MOSFET的五大理由

隨著技術(shù)路線圖的逐步推進(jìn)，博世SiC MOSFET將持續(xù)為汽車行業(yè)帶來多方面價(jià)值：

1.清晰的技術(shù)路線與持續(xù)的性能提升

多代技術(shù)演進(jìn)帶來效率、功率密度、開關(guān)性能和可靠性的持續(xù)提升。

2.更小芯片尺寸，系統(tǒng)級(jí)成本優(yōu)勢(shì)

在相同功率水平下縮小芯片面積，有助于實(shí)現(xiàn)更加緊湊、經(jīng)濟(jì)的逆變器和功率模塊設(shè)計(jì)。

3.穩(wěn)定可靠的器件特性

提升短路耐受能力、優(yōu)化開關(guān)特性并減少寄生效應(yīng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單可靠，添加設(shè)計(jì)裕量 。

4.基于200毫米晶圓的可擴(kuò)展制造能力

盡早采用200毫米碳化硅晶圓技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定可靠的制造工藝，為先進(jìn)技術(shù)鋪平道路。

5.面向未來的器件架構(gòu)

基于溝槽的碳化硅平臺(tái)，并具備清晰向超結(jié)概念演進(jìn)的技術(shù)路徑，使OEM能夠?yàn)橄乱淮蓟韫β势骷南乱恍阅艿燃?jí)做好準(zhǔn)備。

隨著電動(dòng)化進(jìn)程不斷加速，功率半導(dǎo)體技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。從第三代到第五代SiC MOSFET的持續(xù)演進(jìn)，博世正在通過清晰的技術(shù)路線圖，不斷突破效率、功率密度與系統(tǒng)可靠性的邊界。同時(shí)，通過率先推進(jìn)200毫米碳化硅晶圓平臺(tái)以及持續(xù)深化溝槽結(jié)構(gòu)與超結(jié)技術(shù)的研發(fā)，博世為下一代高性能功率器件奠定了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

面向未來，隨著新一代碳化硅技術(shù)逐步落地，碳化硅將在更廣泛的車型和應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮關(guān)鍵作用，推動(dòng)電動(dòng)汽車在性能、成本與能效之間實(shí)現(xiàn)更優(yōu)平衡。沿著這條持續(xù)創(chuàng)新的技術(shù)之路，博世正攜手產(chǎn)業(yè)伙伴，共同加速電動(dòng)出行時(shí)代的到來。