兼具低损耗与高稳定两大特色 英飞凌CoolSiC满足新时代电源需求

Si(矽)是目前使用量最大、最普及的半导体材料，在电源领域也是如此，不过随着智能化趋势加快，电子设备的应用范围逐渐扩大，以Si制成的MOSFET在功率密度、体积等指标效能已出现瓶颈，SiC(碳化矽)、GaN(氮化镓)第三代半导体开始接手，英飞凌电源与传感系统事业部协理陈志星指出，同样是MOSFET元件，虽然目前SiC与GaN的价格还是高出Si许多，但在技术进步与市场增下，双方有机会在5年内拉进甚至打平。

Si作为MOSFET材料已有长久历史，以英飞凌为例，第一代CoolMOS S5的问世时间为1998年，之后此技术一直是电源元件的主流，英飞凌的CoolMOS也逐代更迭，目前已推出至第七代。

由于Si MOSFET的功率与频率均高，其应用也相当广泛，从小功率的消费性产品到大电源基础建设，都可见到其踪影。不过陈志星表示，近年来市场出现变化，使用者对产品体积、功率密度、效能的要求逐渐提升，Si的材料特性在MOSFET已出现瓶颈，在部分应用领域中，SiC与GaN的表现更好，产业板块已在逐渐挪移中。

在材料特性限制下，Si的单位面积导通电阻(RDS-on)达到一定程度后就无法再降低，此一状况将会影响电源设计的效率与功率密度，必须改采SiC或GaN，而这两者也因特性不同，应用领域也会有所区隔。

陈志星指出，SiC的优点是电压耐受度高，可达650V至3.3kV，因此适用于电动车充电桩、基站…等需要大电力输出的基础建设；GaN的电压耐受度虽不如SiC，但其高频率特色可缩小电磁元件的体积，在要求轻薄短小的消费性产品中相当有优势。

陈志星进一步分析Si、SiC、GaN三者的市场现况。在CoolMOS发展已有超过20年的Si，由于技术成熟、价位偏低，因此仍受市场青睐，而技术较新的SiC与GaN，在追求稳定的商用领域，业者心态仍偏保守，重视效能与体积的消费性产品，接受度会较高。至于在出货量方面，SiC因为材料的成熟度以及可提供的产能较GaN大，目前在MOSFET市场排名第二。

整体而言，Si、SiC、GaN都仍是目前MOSFET的主要材料，在价格、应用领域、效能等方面也有各自优势，因此市场对这三种MOSFET都有需求，市场上的半导体业者也都依自身技术选择性布局，而其中英飞凌是全球唯一在这三大领域均有对应产品的业者，且技术深度居市场领先地位。

在SiC MOSFET部分，英飞凌已推出一系列650V的CoolSiC产品。与市场同级产品相较，此系列产品的导通损耗与切换损耗更低，同时具备最高的跨导等级(增益)、4V启动电压和短路耐用度，可强化运作可靠度并兼顾全方位效能。

另外CoolSiC所采用的本体二极管稳定可靠，与效能最好的超接面CoolMOS MOSFET相较，其逆复原电荷可降低80%。在上述优势下，英飞凌的CoolSiC MOSFET 650V系列十分适用于电池充电基础设施、能源储存平台、太阳光电逆变器、不断电系统、服务器与通信交换式电源供应器。

陈志星指出，英飞凌在电源领域深耕多年，拥有领先业界的技术优势，透过此优势打造的CoolSiC MOSFET 650V系列，将可协助客户设计出效能与可靠度俱佳的设备，除了目前所推出的CoolSiC TO-247-4与TO-247-3，目前也计划推出更多种封装产品，提供市场高效能、高稳定度的新时代半导体电源解决方案。