火热的碳化硅赛道越来越拥挤,就连射频(RF)巨头也开始抢入这一赛道。不过,“没有金刚钻,揽不了瓷器活”,缺少独门绝技,是玩不了碳化硅的。
从连接到电源
这家公司就是Qorvo。数十年来,Qorvo一直是射频连接领域的头部公司,在UWB市场占比超过50%,堪称翘楚。多年来,该公司始终在寻找能够让企业长期增长的驱动因素,不断优化产品组合以稳固技术领先地位。这也正是Qorvo不断收购相应射频通信技术公司的理由所在。
这次,Qorvo从连接走进了电源,的确令人刮目相看。
为了将触角伸向未来增长最快的功率半导体和汽车市场,2021年,以射频业务为基石的Qorvo收购了第三代半导体典型代表之一的碳化硅公司UnitedSiC,开启了看似与其传统业务“不搭嘎”领域的竞争之路。
大趋势让碳化硅走俏
市场研究机构Yole的分析表明,受汽车应用的强劲推动,尤其是在电动汽车主逆变器方面的迫切需求,碳化硅功率半导体市场将出现高速增长;除了汽车之外,工业和能源应用也将给碳化硅带来巨大的增长。Yole预测,2023年,碳化硅市场的复合年增长率将达35%,达到10亿美元;2027年达到63亿美元,2030年将超过150亿美元。
碳化硅市场预测
在功率转换应用中,相比硅功率器件,碳化硅功率器件具有更低的功率损耗。在电气化、数据化、可再生能源等电力电子领域,使用碳化硅能满足新出现的系统要求,碳化硅也能够以比硅更低的总体系统成本满足系统要求。
市场分析表明,功率电子的大趋势正在推动碳化硅的采用,涉及汽车、电池充电、IT基础设施电力输送和可再生能源等领域。这些领域对系统的效率、尺寸、功率密度、成本等有不同的要求。
碳化硅应用的几大领域
丰富汽车解决方案
今天,社会进步的动力已从最早的“生存”需求发展到对“舒适”的追求——生活变得更智能、更高效、更触手可及,也更生机勃勃。依托在射频领域的优势地位,Qorvo正将眼光投向更大范围的增长领域。
Qorvo首先瞄准了汽车,此前,Qorvo的价值解决方案主要是汽车射频部分,其技术和产品组合在支持先进汽车平台方面具有独特的地位,以满足客户的驱动架构和要求。
Qorvo高性能产品事业部销售总监James Huang表示,如今,通过收购碳化硅市场先驱之一UnitedSiC,在公司业务中又增加了电源部分,使汽车业务成为了Qorvo的重中之重。
Qorvo高性能产品事业部销售总监James Huang
Qorvo主推的汽车电源功率器件是(SiC FET(Cascode架构,共源共栅),其核心是JFET(结型场效应晶体管))加上之前就有的电池管理芯片、DC/DC转换器、智能电机控制器、PMIC、功率损耗保护装置,能够为实现汽车电气化提供更全面的解决方案。
UnitedSiC技术与众不同
在碳化硅领域,UnitedSiC的技术路径与众不同,该公司成立于1999年,主攻高效功率转换应用的碳化硅晶体管和二极管解决方案。其产品组合涵盖80多种器件,包括碳化硅肖特基二极管(SiC Schottky Diode),JFET以及在其基础上设计的SiC FET(Cascode架构)。
Qorvo电源事业部SiC销售总监Sam Koh介绍说,其技术的独特之处在于采用共源共栅(Cascode,也叫级联)。
Qorvo电源事业部SiC销售总监Sam Koh
从原理来看,它是一种特定类型的WBG器件,SiC JFET是常导通状态,Cascode的关断则需要Si MOSFET来完成。这样器件的开通和关断由Si MOSFET的工作状态来决定,理论上驱动能力和普通的Si MOSFET近乎一致,同为电压驱动型晶体管,可实现零伏关断,不像SiC MOSFET一样需要负压才能有效关断。当然Qorvo公司的SiC FET也可以兼容SiC MOSFET负压关断,且允许的门极电压范围为±20V,允许的门驱电压范围更宽,并可在纳秒级内开关。