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# 一般報告
## 簡介
- 本文探討了碳化矽（SiC）MOSFET技術中平面設計與溝槽設計之間的差異，並分析這些設計在商業上的影響及未來展望。
- 核心發現包括：平面設計和溝槽設計在成本、效率、可靠性上的權衡；不同公司在這兩種設計上的策略選擇；以及未來市場趨勢的預測。
## 第一部分：芯片設計的權衡
- 碳化矽MOSFET的設計涉及在芯片尺寸、效率（電阻和開關損耗）以及可靠性和穩健性之間進行權衡。設計師的目標是通過減少每單位面積的特定導通電阻（Ron.A）來最小化芯片面積，從而提高每片晶圓的產出數量。
- 小而高功率密度的SiC MOSFET芯片有助於減少開關損耗，並最大化每片晶圓的設備數量。然而，功率密度的增加會導致芯片內部的操作溫度升高，這對芯片的可靠性和在故障或過載條件下的生存能力有重大影響。
## 第二部分：平面設計與溝槽設計
- 平面MOSFET和溝槽MOSFET的主要區別在於其金屬-氧化物-半導體（MOS）界面的方向。平面設計的MOS界面是橫向的，而溝槽設計則是垂直的，這使得溝槽設計可以實現更緊湊和低電阻的設計。
- 平面設計的單元電池包含兩個MOS通道、漂移區和提供機械支撐的厚基板。減少單元電池的間距是降低電阻的有效方法，但平面設計的間距減少能力有限。相反，溝槽設計通過在SiC表面刻蝕垂直溝槽來實現顯著的間距減少，從而縮小芯片面積並增加每片晶圓的產出數量。
## 第三部分：溝槽設計的挑戰
- 溝槽MOSFET的緊湊佈局會導致每單位面積產生更多的熱量，這會影響MOSFET的可靠性，特別是閘極氧化層的長期生存能力。此外，電阻隨溫度增加而增加，限制了通過設備的電流量。
- 溝槽設計的複雜性也帶來挑戰。保護溝槽閘極氧化層免受高電場影響是設計的關鍵，許多有效的保護方法已經被專利保護，限制了新進入者的操作自由度。
## 第四部分：商業影響
- 目前，選擇溝槽設計的主要SiC IDM包括Rohm和英飛凌，而Wolfspeed、STMicroelectronics和onsemi則選擇了平面設計。在汽車驅動逆變器市場，平面MOSFET似乎更受歡迎，這可能是因為這個市場對於長期可靠性和穩健性的要求更高。
- 然而，在其他應用如車載充電器、數據中心和工業機器中，溝槽MOSFET在效率和成本上的優勢可能更具吸引力，這解釋了Rohm和英飛凌在這些市場中的成功。
## 第五部分：未來展望
- 隨著市場對更高效率和更低成本的需求增加，預計未來幾年溝槽設計將在SiC MOSFET市場中佔據更大的份額。IDM將推動特定導通電阻的降低，提高產量並降低成本，同時提高效率。
- 雖然目前汽車驅動逆變器市場由平面產品主導，但隨著每個製造商通過其第一代SiC逆變器並獲得道路數據，對更低芯片成本的需求可能會超過之前的謹慎。這將導致那些早期領先於溝槽MOSFET開發的IDM與目前主導市場的平面產品製造商之間的競爭加劇。
## 結論
- 本報告總結了平面設計和溝槽設計在SiC MOSFET中的主要區別及其商業影響。雖然平面設計在汽車驅動逆變器市場中更為成功，但溝槽設計在其他應用中具有潛在優勢。未來，隨著市場需求的變化，溝槽設計有望在SiC MOSFET市場中獲得更大的份額。
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