圖 RC-IGBT結構?來源：富士電機、中車??

隨著技術的演進，IGBT正在從第6代精細溝槽技術和第7代超精細溝槽技術向7.5代175℃結溫溝槽技術過渡，重點在于微溝槽技術的提升。國產中車的主驅用車規級IGBT芯片的發展歷程顯示，現代IGBT技術的電流密度已經達到約300A/㎝2，這一進展顯著提升了性能和效率。

圖?主驅用車規級IGBT芯片的發展歷程?來源：中車

在芯片設計方面，核心挑戰在于平衡導通損耗、關斷損耗、短路耐受能力及電流密度等性能參數之間的折衷關系。通過調整芯片的厚度和摻雜濃度，可以在降低損耗與保持良率及可靠性之間找到最佳平衡。目前的發展趨勢顯示，芯片設計可能傾向于犧牲一定的短路能力以降低損耗，實現性能與可靠性的最佳平衡。

圖 IGBT芯片設計折衷圖?來源：安森美

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與此同時，SiC MOSFET技術也在不斷發展，特別是從平面柵結構到溝槽柵結構的演變，有效降低了導通電阻。這一技術雖然需要進一步增強柵氧層的可靠性以確保長期穩定，但在減少損耗和提高開關速度方面已展現出顯著優勢。目前國際主流廠商普遍采用溝槽柵結構，而國內國內生產的大多數仍為平面柵結構。

圖 SiC MOS結構發展及主流廠商溝槽結構示意圖?參考資料：功率器件顯微鏡

在SiC（碳化硅）產業鏈中，襯底技術被認為是技術難度最高且價值最大的環節，是推動未來產業發展的關鍵。目前，全球SiC襯底的生產主要由國外廠商控制，國內則因SiC生產速度較慢（從單晶生長到形成襯底需要耗時1個月，從外延生長到晶圓前后段加工完成需要耗時6-12個月）等因素仍有待突破。

圖 SiC產業鏈?來源：華寶證券

相較于IGBT，SiC MOSFET展現出無拖尾電流、快速開關和低開關損耗的優勢。特別是在輕載或小電流條件下，SiC MOSFET的主要電流路徑為MOS溝道，導致其壓降極小，而IGBT的最低壓降相對較高。因此，SiC MOSFET在輕載條件下具有明顯優勢，但在重載條件下，IGBT的性能可能不會遜色于SiC MOSFET。

圖 IGBT和SiC性能對比?來源：bosch

原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：電動汽車用IGBT與SiC MOSFET的技術發展對比