【ZiDongHua 之汽車產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)珍涥P(guān)鍵詞：博世汽車 碳化硅 MOSFET 碳化硅 】
　　
　　NE時代對話博世汽車電子：博世碳化硅不做最低價競爭，要做最高品質(zhì)競爭
 
　　
　　編者薦語：
　　
　　2024年8月底博世汽車電子首次參展電氣化盛會PCIM Asia 2024。碳化硅作為該展會的焦點之一，博世全方位展示了創(chuàng)新的碳化硅綜合解決方案，覆蓋了8英寸碳化硅晶圓、二代碳化硅MOSFET、新型模塊和電驅(qū)相關(guān)前沿技術(shù)和完整的產(chǎn)品鏈，持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。期間，博世汽車電子中國區(qū)總裁羅訊杰博士接受了NE時代的采訪，共同探討車用碳化硅的市場現(xiàn)狀與未來發(fā)展前景。
　　
　　以下文章來源于NE時代新能源 ，作者張鑫
　　
　　2024年8月底，PCIM Asia 2024在深圳拉開帷幕，碳化硅成為本次PCIM的焦點。這其中8英寸、新型模塊封裝等碳化硅技術(shù)成為行業(yè)關(guān)注的重點。
　　
　　2024年3月底，小米汽車首款車型小米SU7正式上市交付。該車全系采用碳化硅，其中單電機版本400V就采用了博世第二代750V的碳化硅芯片產(chǎn)品。事實上，早在2020年比亞迪漢首次搭載碳化硅功率模塊時，博世就為其提供了芯片產(chǎn)品。此后，博世不斷助力多款碳化硅車型實現(xiàn)量產(chǎn)。
　　
　　本次深圳PCIM博世汽車電子攜手聯(lián)合電子全方位展示了其碳化硅綜合解決方案，包括晶圓、MOSFET、功率模塊、逆變器解決方案。NE時代有幸與博世汽車電子中國區(qū)總裁Norman Roth博士（中文名：羅訊杰 博士）進行深入交流，對車載碳化硅行業(yè)的現(xiàn)狀及未來展開探討。
 
　　
　　博世PCIM Asia展會現(xiàn)場，圖源：博世
　　
　　Norman在博世工作超過20年，從2007年開始就參與博世中國業(yè)務(wù)管理，在產(chǎn)品技術(shù)、本地化業(yè)務(wù)方面都擁有極深的見解。
　　
　　“博世的目標(biāo)是做碳化硅市場的領(lǐng)導(dǎo)者，所以博世肯定不會去參與低價競爭，而是通過高品質(zhì)為客戶帶來價值”。在提及博世碳化硅業(yè)務(wù)定位時Norman提到。
 
　　
　　博世汽車電子中國區(qū)總裁Norman Roth博士（中文名：羅訊杰 博士），圖源：博世
　　
　　01.
　　
　　二代溝槽和8英寸
　　
　　一直以來，碳化硅芯片便有平面型和溝槽型兩個技術(shù)方向。溝槽型結(jié)構(gòu)是將柵極埋入基體中，形成垂直溝道。與平面型結(jié)構(gòu)相比，特點是可以增加元胞密度，沒有JFET效應(yīng)，導(dǎo)通電阻能夠有效降低，對應(yīng)的效率會提升，芯片面積也可以縮小，因此結(jié)構(gòu)成本也更低。但缺點也很明顯，因為要開溝槽，工藝比較復(fù)雜，對產(chǎn)品的一致性要求也更高。
　　
　　在車載領(lǐng)域，溝槽型結(jié)構(gòu)碳化硅目前還僅有少數(shù)幾家企業(yè)推出，且各家方案也不相同。其中以博世的雙通道溝槽技術(shù)、羅姆的雙溝槽技術(shù)、英飛凌的半包溝槽技術(shù)最為著名，并且均有專利限制。
　　
　　博世之所以從一開始就選擇溝槽型結(jié)構(gòu)技術(shù)方向，除了溝槽技術(shù)的優(yōu)勢之外，與其產(chǎn)品技術(shù)積累也有關(guān)系。
　　
　　“博世溝槽型技術(shù)最早來源于MEMS器件，早在1994年博世就為其申請了專利，到現(xiàn)在差不多有30多年的經(jīng)驗積累”，Norman提到。值得一提的是，博世一直是MEMS領(lǐng)域的主要玩家，根據(jù)Yole統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2023年博世在MEMS領(lǐng)域排名第一。
　　
　　目前博世溝槽型技術(shù)已經(jīng)升級至第二代，其750V平臺產(chǎn)品已經(jīng)在2023年第三季度正式投產(chǎn)，1200V產(chǎn)品則是在2024年第一季度投產(chǎn)。與第一代相比，第二代碳化硅芯片中溝槽工藝得以再次升級，降低了30%的pitch size，實現(xiàn)單位面積Rdson 30%的縮減，Rdsonsp也進一步降低。此外，博世第二代碳化硅芯片還改進了體二極管，一致性進一步提高，使得開關(guān)速度進一步加快，開關(guān)損耗也進一步降低。
　　
　　比如，從關(guān)鍵參數(shù)來看750V產(chǎn)品：
　　
　　100℃Rdson溫度系數(shù)降低至1.125，
　　
　　175℃Rdson溫度系數(shù)降低至1.45。
　　
　　導(dǎo)通電阻方面:
　　
　　-25℃Rdson@6.4mohm ，
　　
　　-100℃Rdson@7.2mohm ，
　　
　　-175℃Rdson@9.3mohm。
　　
　　支持生命周期內(nèi)累積不超過100小時的200℃高溫持續(xù)運行，意味著短時BOOST模式下功率更高，持續(xù)時間更久。
　　
　　博世8英寸碳化硅晶圓，圖源：博世
　　
　　與6英寸相比，8英寸可以減少邊緣浪費，提升利用率，進而實現(xiàn)成本降低。根據(jù)SiC襯底制造商TankeBlue半導(dǎo)體的測算，從4英寸升級到6英寸預(yù)計單片成本可降低50%；從6英寸到8英寸，成本預(yù)計還能再降低35%。因此8英寸一直是各碳化硅企業(yè)努力實現(xiàn)的方向，博世也不另外。
　　
　　目前博世8英寸進展順利，Norman透露，“博世已經(jīng)為客戶提供8英寸樣品用于產(chǎn)品驗證及整車試跑。之前規(guī)劃的2026年8英寸投產(chǎn)計劃，目前進展符合預(yù)期，不排除會提前實現(xiàn)量產(chǎn)交付”。
　　
　　“8英寸不僅僅是工藝的改變升級，更重要的是帶來整個供應(yīng)鏈價值的改變”。在提及8英寸應(yīng)用挑戰(zhàn)時，Norman提到。
　　
　　一方面體現(xiàn)在上游供應(yīng)端，另一方面則是對整個供應(yīng)鏈的管理。
　　
　　博世自身具備8英寸外延制造能力，通過與上游合作伙伴簽訂長期的合作關(guān)系確保后續(xù)襯底的穩(wěn)定供應(yīng)。不僅如此，博世還成立專門的管理團隊，用于密切關(guān)注供應(yīng)鏈的供應(yīng)能力，確保其產(chǎn)能按預(yù)期切換，確保合作伙伴與博世一道去滿足市場的需求。
　　
　　博世目前共有兩座碳化硅生產(chǎn)工廠，分別位于德國羅伊斯特根和美國羅斯維爾。其中，羅伊斯特根工廠于2021年投產(chǎn)6英寸碳化硅晶圓，目前8英寸碳化硅晶圓便來自該工廠。羅斯維爾則是博世在2023年收購而來，未來，兩座工廠都將投產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓。
　　
　　博世德國羅伊斯特根工廠，圖源：博世
　　
　　02.
　　
　　CSL、LSL 、PM6、PMoC，碳化硅功率模塊如何統(tǒng)一
　　
　　在IGBT時代，HPD封裝是車載功率模塊的絕對主流封裝形式，但碳化硅應(yīng)用之后，功率模塊的封裝則呈現(xiàn)百家齊放狀態(tài)。
　　
　　在本次深圳PCIM期間，雖然碳化硅功率模塊占據(jù)絕對的C位，但各家方案均不盡相同。
　　
　　“HPD之所以可以成為主流封裝，最重要的是市場的選擇。從性能、成本還有安裝可靠性等綜合維度綜合考慮，HPD更適合。這個邏輯其實在碳化硅也不會例外”，Norman在提及封裝類型何時能夠統(tǒng)一的話題時提到。
　　
　　博世承認，當(dāng)前是無法僅依靠自己的力量推動封裝技術(shù)統(tǒng)一的。博世的優(yōu)勢在于其既是一家優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)，同時也是全球最大的Tier1，因此博世可以及時的接受到終端客戶的訴求，并使之快速實現(xiàn)，這就使得博世在碳化硅功率模塊統(tǒng)一的過程中能夠有效占得先機。但目前依然處于不同方案共存，產(chǎn)業(yè)鏈選擇的階段。
　　
　　本次博世展示其最新的功率模塊解決方案，包括CSL、LSL、PM6和PMoC模塊。正如Norman而言，目前還處于方案的選擇階段，博世要做的事情便是提供一些更好的選項。
　　
　　博世CSL和LSL均為全橋碳化硅功率模塊產(chǎn)品，電壓等級覆蓋750V和1200V，最大電流650A（750V平臺），均采用銀燒結(jié)芯片連接工藝，持續(xù)工作耐溫為175°C，雜散電感低于6nh。其中CSL為緊湊型碳化硅功率模塊，采用小尺寸殼封灌膠技術(shù)，長寬尺寸僅有158*84mm,。LSL同樣為全橋模塊，采用轉(zhuǎn)模注塑封裝方式，長寬尺寸僅有176*71mm。
　　
　　博世CSL（左）和LSL（右），圖源：博世
　　
　　PM6為塑封半橋模塊，博世提供了多種供貨方案。一是供應(yīng)半橋，客戶集成全橋。二是博世全橋集成之后供應(yīng)客戶。根據(jù)門極信號驅(qū)動方式，PM6分為兩個產(chǎn)品類型，一是單信號驅(qū)動多芯片，二是每個芯片單獨驅(qū)動。PM6雜散電感同樣表現(xiàn)優(yōu)異，低于4.5nh。
　　
　　博世PM6，圖源：博世
　　
　　PM6單信號驅(qū)動有個非常好的優(yōu)勢，通過讀取芯片的參數(shù)可以在一個通道內(nèi)輸出不同的驅(qū)動電流，從而實現(xiàn)一個很好的均流效果，改善芯片并聯(lián)后的出流能力，最大化利用芯片的性能。為此，博世單獨開發(fā)了一個電流型的驅(qū)動，即EG120。與當(dāng)前常用的電壓型驅(qū)動相比，博世EG120能基于μC或ASIC的自動選擇，適配不同的逆變器運行條件（例如溫度、DC-link電壓、相電流）或故障條件（過流、安全狀態(tài)）以精準(zhǔn)的控制驅(qū)動的時間和電流大小，適配更好的開關(guān)波形，做到真正的無極調(diào)節(jié)。作為對比，目前的電壓型驅(qū)動最多僅有三檔的調(diào)節(jié)能力。此外，EG120在高壓側(cè)不需要外部門極電阻、AMCL元件、安全狀態(tài)邏輯或ADC，從而可以減少PCB占用空間。
　　
　　博世EG12x，圖源博世
　　
　　PMoC是博世合資企業(yè)聯(lián)合電子獨立開發(fā)的一款功率模塊產(chǎn)品，其最大的特點是既有博世功率模塊的技術(shù)基因，同時優(yōu)化了接口布置，能夠兼容目前常見的HPD接口，這樣就大大節(jié)省了客戶逆變器開發(fā)的時間，降低了開發(fā)的成本。
　　
　　03.
　　
　　未來博世會更加開放
　　
　　上文提到，碳化硅行業(yè)的發(fā)展是由行業(yè)共同來推動的。在這個過程中，除了博世為代表的垂直整合的供應(yīng)鏈企業(yè)，還包括整車企業(yè)、半導(dǎo)體企業(yè)、材料企業(yè)等。
　　
　　事實上，在整個碳化硅行業(yè)，供應(yīng)鏈都相互交叉。如比亞迪作為整車企業(yè)，同時還涉及電橋、逆變器、功率模塊，甚至芯片。而類似匯川聯(lián)合動力，除了提供電橋、逆變器外，還自制功率模塊。這就造成了下游客戶分布的多樣性，雙方既有合作，同時也有競爭。
　　
　　對于博世而言，這是一個很好的機遇。
　　
　　Norman強調(diào)，博世作為從半導(dǎo)體一路延伸至Tier1的企業(yè)，天然得在每個供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)都具備極強的競爭力。而如今愈加開放的博世，每個環(huán)節(jié)都擁有獨立的產(chǎn)品來服務(wù)客戶。
　　
　　并且，對于博世而言，各個環(huán)節(jié)又有非常強的協(xié)同性。這就使得在服務(wù)客戶的時候，博世能夠非?？焖?、精準(zhǔn)地了解客戶的需求，幫助客戶解決快速應(yīng)用過程中可能遇到的各種問題。同時，博世也會綜合多種客戶的需求，不斷優(yōu)化自身的產(chǎn)品，從設(shè)計、生產(chǎn)、質(zhì)量等方面提升產(chǎn)品品質(zhì)。
　　
　　這也是博世產(chǎn)品廣受客戶好評的關(guān)鍵原因。
　　
　　除了供應(yīng)策略的調(diào)整，本地化的服務(wù)能力也至關(guān)重要。博世晶圓雖未在國內(nèi)批產(chǎn)，但上游的襯底采購以及功率模塊、逆變器、電橋產(chǎn)品都已在國內(nèi)深耕多年。
　　
　　Norman透露，目前博世汽車電子在國內(nèi)已有500多名半導(dǎo)體員工，但還遠遠不夠，未來團隊規(guī)模將繼續(xù)擴充，以滿足國內(nèi)市場需求。
　　
　　04.
　　
　　碳化硅價格會平穩(wěn)下降，但博世不做低價競爭
　　
　　碳化硅需求雖然在快速增長，根據(jù)NE時代統(tǒng)計，2024年上半年中國乘用車主驅(qū)碳化硅模塊增速為83%，遠超市場平均增速。
　　
　　與市場規(guī)模增長形成鮮明對比的是，碳化硅的價格正在快速下降。在此趨勢下，碳化硅未來與IGBT的價格對比成為行業(yè)關(guān)注的重點。
　　
　　Norman認為，碳化硅的價格永遠會高于IGBT，這是由碳化硅的材料特性決定的。此外，碳化硅作為半導(dǎo)體，也存在前期投資巨大，產(chǎn)品周期長的特性，整個價格走勢會呈現(xiàn)出平穩(wěn)的下降，而非斷崖式的下跌。
　　
　　另外，碳化硅應(yīng)用后，整個系統(tǒng)的效率提升，對應(yīng)的同等續(xù)航條件下，電池電量也能夠?qū)崿F(xiàn)一定減少。因此碳化硅的成本優(yōu)勢更多的體現(xiàn)在系統(tǒng)層面，而非單獨產(chǎn)品方面。
　　
　　當(dāng)然，碳化硅價格下跌對于整個行業(yè)而言是一個巨大的挑戰(zhàn)，博世同樣也會受到價格的壓力。但反過來，在行業(yè)整體承壓的時候，對于博世而言也是一個巨大的機會。
　　
　　這個機會點就在于如何將產(chǎn)品品質(zhì)提升，進而做行業(yè)品質(zhì)的引領(lǐng)者。
　　
　　Norman透露，一方面博世將繼續(xù)加強與材料供應(yīng)商的合作，充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢。另一方面，博世將持續(xù)提升產(chǎn)品良率，做到行業(yè)最優(yōu)。最后，博世將充分發(fā)揮溝槽技術(shù)先行者的優(yōu)勢，不斷精進自身技術(shù)產(chǎn)品，做到產(chǎn)品技術(shù)、品質(zhì)引領(lǐng)。
　　
　　End.
　　
　　本次是博世第一次參加PCIM Asia，同時也是博世首次全方位為外界展示其碳化硅綜合解決方案。正如Norman所言，目前碳化硅領(lǐng)域依然處于快速變化的過程中，開放的博世將為行業(yè)提供多方面的能力支持，助力車載碳化硅加速應(yīng)用。在這個過程中，博世將繼續(xù)堅持行業(yè)引領(lǐng)者定位，通過為客戶持續(xù)提供高品質(zhì)產(chǎn)品，推動行業(yè)更加穩(wěn)健地發(fā)展。