2025年6月13日,充電頭網舉辦的2025碳化硅大會順利落幕,本次線上研討會邀請到英嘉通功率應用總監劉亮為大家帶來精彩演講。
本場研討會中,劉亮借助“倚天屠龍,誰與爭鋒 英嘉通SiC和GaN功率介紹”為主題,通過分享英嘉通量產路線圖與實際對比,強調英嘉通旗下氮化鎵和碳化硅這兩種寬禁帶半導體材料在多領域的應用優勢。
劉亮先行分析三代半功率器件技術路線,并表示第三代功率半導體相較于傳統硅器件,其性能優勢更大,在高頻、高功率場景表現更為出色,已經全面滲透消費級、工業級以及車規級市場。
目前,碳化硅器件主要以平面型和溝槽型兩種結構,目前國內廠商以平面型為主,且技術成熟,應用可靠,而英飛凌、羅姆等部分海外企業則有差異化的溝槽型器件。
相較于碳化硅的垂直結構,氮化鎵器件則以水平結構為主。其中E-mode器件主要采用p-type gate技術,而D-mode器件需與低壓硅MOS組成Cascode實現增強型工作模式。
在往年市場預測中,預計2029年碳化硅器件市場將達到100億美金,占功率器件市場的三分之一。另外,碳化硅現已經逐步替代電動汽車中常用的IGBT,并已經占據主導地位,并有向其他市場滲透的趨勢。
而氮化鎵市場規模相對較小,預計2029年市場規模達20億美金,僅為碳化硅的五分之一。目前氮化鎵主要面向消費級市場,但也將逐步擴展到更多應用領域。
在以往的概念中,碳化硅主要適合1200V此類千伏高壓應用場景,而氮化鎵主導650V以下的消費電子市場。
而如今,兩者的應用邊界逐步擴展,隨技術優勢、產能優勢以及市場需求的變化,碳化硅器件打破以往更適合千伏高壓應用的傳統印象,逐步向中高壓消費級應用市場擴展,同時隨英嘉通全面推出750V 碳化硅器件,為市場提供更多選擇。
劉亮表示,碳化硅器件具備六大優勢,其一為高溫特性優勢。碳化硅相較于氮化鎵,高溫特性更為顯著。同等規格器件相比氮化鎵和硅MOS,碳化硅在125℃時導阻減少40%,同時還兼具更小的器件尺寸、性能與成本優勢,因此英嘉通推薦在原有硅MOS和氮化鎵方案基礎上以×1.4倍的方式選擇750V碳化硅方案。
其二為雪崩擊穿優勢,英嘉通750V碳化硅擊穿電壓超850V,比D-GaN、E-GaN產品更安全,能避免耐壓余量設計,有效降低系統成本。
其三為無動態電阻特性,以往氮化鎵器件在高壓硬開關及CCM模式應用上存在較大挑戰,而碳化硅器件則不存在動態電阻問題。
其四為短路能力優勢,以往氮化鎵器件短路能力是較大的挑戰,而碳化硅器件通過設計能應對超過15μs的短路時間,尤其是英嘉通推出750V碳化硅系列,短路時間設計值為2.5μs,可平和性能與應用需求。
其五為成本競爭力優勢,隨碳化硅產業逐步成熟,促使晶圓成本下降,英嘉通750V 碳化硅產品對比氮化鎵產品在成本品質因數上具優勢,且在等效規格下,碳化硅產出相比氮化鎵、CoolMOS、VDMOS都有顯著提升,彰顯其成本競爭力。
其六為可靠性優勢。上圖可見,碳化硅缺陷密度相比硅基氮化鎵低6個數量級,相比藍寶石基底氮化鎵低4個數量級。因此,碳化硅器件具備與VDMOS相似的應用特性,在應用上更可靠,已廣泛應用于工業級、車規級領域。
英嘉通基于自家750V 300mohm 碳化硅器件開發65W PD快充系統,在18V開啟,0V關斷條件下,波形干凈,且和硅MOS一樣,開關速度通過柵極電阻可調。
另外,對比英嘉通自家GaN器件在效率、滿載溫度方面均有優勢,90VAC惡劣環境滿載工作溫度僅為73℃。
英嘉通計劃25年Q4季度在6英寸晶圓量產750V 60-1200mΩ消費級SiC產品,并計劃26年Q1季度在8英寸晶圓量產上述產品,以擴大生產規模,提升產品競爭力。
劉亮表示,英嘉通同步將在氮化鎵器件領域持續發力,繼續積極的完善包括藍寶石基氮化鎵D-GaN,硅基氮化鎵D-GaN,硅基氮化鎵E-mode,硅基氮化鎵低壓E-mode等氮化鎵產品線,滿足市場需求。
英嘉通在650V小功率合封E-GaN ,中高壓雙向器件,200V以下低壓器件以及低壓對稱(雙向)器件都充滿前景,可用一顆雙向E-GaN完成以往兩個硅MOS實現的功能,電路設計更加簡潔。
目前,英嘉通高低壓E-GaN已經在6英寸晶圓產線全面量產,預計26年Q2季度上述器件將在8英寸晶圓生產線量產,屆時將進一步提升產品成本競爭力。
英嘉通D-GaN則主要聚焦小功率高壓器件,目前900V器件已經量產,未來英嘉通還將進一步推出低內阻D-GaN產品,滿足更多應用場景。
英嘉通主推器件主要分為氮化鎵功率器件、碳化硅功率器件、氮化鎵射頻器件三類,分別在PD快充、適配器、移動儲能、鋰電保護等多個領域批量出貨。
最后,總體來看,D-GaN適用于中高壓場景,需搭配低壓硅MOS,封裝復雜度較高;E-GaN適合低壓應用,具有雙向器件優勢,但高壓場景性能不足;SiC MOS以高溫特性、高可靠性和高性價比著稱,消費級應用需要控制器支持。英嘉通計劃通過綜合運用這三種技術,推動技術革新,滿足不同客戶需求。
充電頭網總結
充電頭網了解到,英嘉通半導體主要聚焦第三代半導體的研發和銷售,主要產品包括GaN功率器件、SiC功率器件和GaN射頻器件等。產品應用于消費、工業和汽車等領域。國家高新技術企業,江蘇省潛在獨角獸企業,江蘇省雙創企業,廣東省科技進步二等獎等榮譽。累計獲得專利等知識產權100多項。
英嘉通氮化鎵功率器件量產規格超過20款,高壓和低壓種類齊全,出貨量位居國內前列;氮化鎵射頻芯片已大批量出貨,細分領域龍頭;碳化硅功率器件在消費、工業和車規行業批量出貨,750V-3300V,13mΩ-55Ω,產品系列全,出貨量行業領先。
GaN To Go,SiC To Go,英嘉通團隊始終堅持做客戶滿意和用戶喜愛的好產品。英嘉通長期堅持引領射頻和功率半導體的技術革新服務人類,攜手合作伙伴共同推進第三代半導體的全球大規模應用。
以上為倚天屠龍,誰與爭鋒,英嘉通SiC和GaN功率器件介紹主題演講的全部內容,感謝您的閱讀!
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