SiC自我实现循环与AOS公司的布局

在2025年的今天，碳化硅（SiC）器件已经广泛渗透到各个高科技领域，其应用范围包括但不限于新能源汽车、光伏发电系统以及智能电网等关键基础设施，成为推动现代科技进步的核心驱动力之一。

然而，回溯到2000年之前，SiC的应用状况却与现在大相径庭，材料的可用性和高昂的成本成为阻碍了广泛应用的"拦路虎"。

当时，SiC技术尚处于初步发展阶段，主要应用于对材料高温稳定性和极端环境耐受性要求极高的特定领域，例如高温电子设备、军事应用以及特殊环境下的传感器。这些应用场景对材料性能的要求极为苛刻，而SiC凭借其独特的物理特性，如高热导率、低介电常数和优异的机械强度，在这些领域中找到了一席之地。

尽管使用范围相对有限，但正是这些早期的应用为后续SiC技术的快速发展奠定了基础，并逐步克服了材料可用性和成本方面的挑战。

SiC的三十年：从实验室到全球应用

在1995年，当David Sheridan刚开始攻读硕士学位时，产品封装需要能够在超过300摄氏度环境下稳定工作的材料。然而，当时市场上可用的SiC（碳化硅）产品极为稀缺，他尝试使用采购的CREE JFETs, 但是性能不尽如人意，后来他尝试自己制作器件，但也未能达到预期标准。这一经历最早激发了Sheridan对开发高性能SiC器件的强烈需求。

巧合的是在Sheridan硕士毕业时，他的博士导师接到了一个关于研究高压碳化硅肖特基二极管的合同项目，这使他的研究方向转向了该领域。在读博期间，他做了大量的测试工作，尽管作为学生难以预估其工作的经济效益，但当他测试了一些高压SiC器件的特性并与导师分享时，拥有深厚电子学背景的导师对此表示震惊，并意识到这些碳化硅展现出来的特性在未来可能具有巨大的商业潜力。

2001年，Sheridan获得了Auburn大学的SiC领域的博士学位，那时，SiC晶圆的最大尺寸仅为3/4英寸或1英寸，且价格昂贵，制造工艺尚处于初级阶段。SiC器件的基本特性，包括型号规格、温度稳定性等多方面参数仍不明确，研究人员只能基于有限的信息拼凑出初步的器件设计，整体技术成熟度较低。

当被问及这几十年来SiC技术最大的进步是什么时，Sheridan博士认为，"当然是材料的可用性和尺寸。”

真正推动SiC技术广泛应用的重要转折点出现在电动汽车领域。特斯拉在其Model 3车型中首次大规模采用了SiC MOSFET，这不仅展示了SiC在汽车电子中的突破性应用，还证明了SiC功率器件在提高车辆能源转换效率、延长续航里程方面的卓越性能。此次成功应用使得SiC技术在全球范围内受到了广泛关注，市场需求迅速增长，进一步加速了SiC技术的研发与产业化进程。

新来者的幸运：性能对决，硬刚竞品

David Sheridan博士在接受《电子工程专辑》的采访中提到，SiC技术的成熟与电动汽车的普及几乎是同步进行的。SiC器件以其卓越的效率和高温稳定性，成为电动汽车动力系统的理想选择。此外，SiC技术在太阳能逆变器、数据中心电源供应以及工业电机驱动等领域的应用潜力巨大，展现出其广泛的适用性和不可替代的优势。

David Sheridan博士接受《电子工程专辑》专访图

当前，全球前五大SiC功率器件供应商占据了市场营收的90%以上。AOS（Alpha and Omega Semiconductor）在功率器件与电源管理领域拥有丰富的经验，以此为基础，AOS进一步拓展了SiC产品线。

"AOS于2019年正式推出SiC产品，但公司早在2016年便开始深入研究SiC技术，并非市场上的新手。"现任AOS宽禁带产品事业部副总裁的David Sheridan博士强调，"我们的团队中有多位工程师，包括我自己，在SiC领域拥有超过20年的研发经验。"

在产品战略上，AOS采取了一种大胆的方法，直接跳过了第一代SiC产品，推出性能更优的第二代产品。Sheridan解释说："公司的第一代产品主要用于技术验证，而第二代产品则针对市场需求进行了全面优化。" 

AOS的第二代产品线涵盖了多个电压等级的应用场景，包括650V、750V、1200V和1700V的MOSFET，以及一系列高性能二极管，显著扩展了公司的产品组合。  

AOS产品图

与竞争对手相比，AOS的平面型MOSFET展现出了独特的优势。这些器件具有较低的导通电阻（RDS(on)）和优异的开关性能，尤其在高温环境下表现出色。

Sheridan在直流和交流两方面做了进一步解释，"在直流方面，通过调整电阻温度系数，使器件在高温环境下仍能保持较小的直流高频导通电阻；在交流方面，通过改变 MOSFET的工艺和单元设计，实现了极快的开关速度，大幅提升了整体系统效率。" 

通过不断创新和优化，AOS正逐步在竞争激烈的SiC市场中占据一席之地。

AOS第三代SiC产品

进入2025年，AOS正积极筹备推出第三代SiC系列产品，旨在进一步提升开关速度和非箝位感性开关（UIS）性能，同时降低反向恢复电荷（Qrr）和高温下的导通电阻（Rdson）损耗。这些新产品将进一步扩展AOS的SiC产品线，也会涵盖更高电压等级的产品，如2000V及以上的SiC器件，以及更高功率密度的模块。

一方面，AOS通过缩小MOSFET芯片内部单元之间的距离（即减小单元间距），在相同的芯片面积内集成更多的单元。这不仅显著提高了器件的整体电流承载能力，还有效降低了单位面积上的导通电阻（Ron）。在相同的工作条件下，这种设计能够更高效地传导电流，从而减少能量损耗和发热，提升了整体系统的能效比。

同时，AOS致力于改进器件的雪崩耐受性，使其在应对电感负载引起的瞬态电压和电流尖峰时表现更加出色。增强的雪崩耐受性意味着器件能够承受更高的非箝位电感开关能量，从而增强了设备在高应力环境下的可靠性和耐用性。

展望未来，Sheridan博士认为SiC技术将在以下几个领域发挥重要作用：

电动汽车：SiC器件将继续在电动汽车的主驱逆变器、充电系统和辅助电子设备中发挥关键作用。

可再生能源：在太阳能和风能等领域，SiC器件的高效率和高温稳定性使其成为理想的解决方案。

数据中心：随着人工智能（AI）和高性能计算的兴起，数据中心对高效电源管理系统的需求不断增加，SiC器件在这一领域的应用前景广阔。

中国是全球最大的半导体消费市场之一，在SiC领域需求旺盛。 "AOS看准这一机遇，计划为中国市场提供1200V和1700V的SiC产品，这些产品专门为电驱部件和辅助模块等汽车零部件设计，与中国市场需求高度契合。"Sheridan博士表示。

根据Yole Group去年底发布的报告，SiC MOSFET的增长速度和市场份额远超其他功率器件。然而，报告也指出近期行业面临产能过剩以及SiC晶圆和器件价格下滑的现状。Sheridan博士对此持有积极态度："随着更多产能上线和材料成本的进一步降低，SiC晶圆的价格会下降，反而会加速推动更多应用场景的普及。因为高成本以前是这些应用的主要障碍。从另一个角度来看，这是SiC的自我实现循环（self-fulfilling cycle），有助于推动整个行业的健康发展。"