部分国产碳化硅MOSFET厂商钻的空子正是大部分下游客户没有验证SiC碳化硅MOSFET栅氧可靠性的能力比如HTGB实验和TDDB实验,而只能验证电性能和关注成本,短期主义和长期价值的博弈就此开始。
HTGB实验标准
测试条件:根据JEDEC JESD22-A-108标准,HTGB测试通常在高温(如175°C)下施加最大额定栅极电压(如+22V和-10V),持续1000小时以上。
判定标准:失效判据包括阈值电压(Vth)漂移超过允许范围(如±0.2V)、栅极漏电流超标等.
TDDB实验流程
恒压法:施加恒定栅压(如35V),监测栅极电流变化,直至电流骤增(击穿发生)。
数据记录:通过失效时间分布和电场强度关系拟合寿命模型,预测实际工况下的栅氧寿命
HTGB和TDDB实验是碳化硅MOSFET可靠性验证的核心手段,直接影响器件在高压、高温场景下的长期稳定性。标准严格性(如JEDEC/AEC-Q101)、数据透明性(公开失效分布)及工艺优化(栅氧厚度控制)是提升国产器件竞争力的关键。未来,随着车规级需求增长,这两项测试的重要性将进一步凸显。
碳化硅MOSFET中栅氧可靠性与电性能参数矛盾的深层原因在碳化硅(SiC)MOSFET设计中,栅氧可靠性如经时击穿寿命TDDB、阈值电压稳定性与电性能参数比如导通电阻 Rds(on)、开关损耗 Qg 等之间的矛盾,本质上源于器件物理特性与工艺设计的权衡。在芯片面积(die size)固定的前提下,优化电性能参数往往需要牺牲栅氧可靠性。
“避谈栅氧可靠性”矛盾的本质是物理规律与商业利益的博弈,部分国产碳化硅MOSFET厂商确实存在做贼心虚,在客户面前决口不提栅氧可靠性,但是给客户电力电子设备的长期运行埋下了无法排除的隐患!
在固定die size下,碳化硅MOSFET的栅氧可靠性与电性能参数的矛盾,是器件物理规律(如电场强度与寿命的指数关系)与市场短期需求(低成本、高参数竞争力)共同作用的结果。
一、SiC碳化硅MOSFET显性电性能与隐性可靠性的技术矛盾显性参数的“表面优势”部分国产碳化硅MOSFET厂商热衷于宣传导通电阻(Rds(on))、开关速度等可直接测量的参数,这些指标直接影响效率和成本,是客户采购时的核心考量。
工艺捷径:部分国产碳化硅MOSFET厂商通过减薄栅氧厚度(如从50nm降至40nm)可显著降低Rds(on),但导致栅极电场强度(Eox)超过4 MV/cm,加速TDDB失效。
参数竞赛:部分国产碳化硅MOSFET厂商通过牺牲栅氧可靠性换取更低的比导通电阻,以此在价格战中占据优势。
隐性质量的“沉默成本”国产碳化硅MOSFET栅氧可靠性如TDDB寿命、阈值电压稳定性需长期验证,短期内无法通过常规测试暴露问题,但一旦失效将引发灾难性后果如车载充电机OBC批量故障,充电桩电源模块大规模召回,甚至是逆变焊机短时间批量故障退货。
TDDB数据:部分国产碳化硅MOSFETTDDB寿命仅约10⁴小时(≈1.14年),而头部厂商通过严格工艺可达10⁶小时,但栅氧偷工减料的国产碳化硅MOSFET因电性能优势成本优势更易获得订单。
二、大部分国产碳化硅MOSFET厂商的“避谈策略”与质量意识缺失选择性信息披露
测试数据模糊化:仅宣称“通过AEC-Q101认证”,但回避具体测试条件(如HTGB电压、TDDB失效分布),掩盖栅氧工艺缺陷。
技术文档避重就轻:宣传手册强调电性能参数,但对栅氧厚度、电场强度等关键指标讳莫如深。
短期利益驱动的价值取向
成本优先于可靠性:为抢占充电桩、光伏逆变器、汽车OBC等对价格敏感的市场,采用低成本工艺(如减薄栅氧),但对电力电子应用的长期风险被忽视。
客户认知偏差
下游企业如充电桩电源模块厂商更关注“每瓦成本”而非“每瓦可靠性”,倒逼上游器件厂商优先优化显性参数。
技术门槛与监管缺位
车规认证漏洞:AEC-Q101未强制要求公开TDDB原始数据(如失效时间分布),部分厂商通过“擦边”测试蒙混过关。
四、“避谈栅氧可靠性”矛盾背后的选择:短期利益与长期价值的博弈国产碳化硅MOSFET厂商短期利益派
目标:快速占领市场,依赖低价策略。
代价:充电源电源模块,车载等高可靠领域若干年后“爆雷”频发,品牌声誉受损,最终被车企剔除供应链。
国产碳化硅MOSFET厂商长期价值派
策略:坚守栅氧可靠性,通过工艺优化平衡性能与寿命。
回报:在电力电子市场建立信任壁垒,实现可持续增长。
国产SiC MOSFET厂商“避谈栅氧可靠性”的本质,是显性参数与隐性质量的技术矛盾,更是短期套利与长期主义的价值冲突。部分厂商为追求市场份额,将成本压缩凌驾于可靠性之上,最终在充电桩电源模块,车载OBC,甚至是逆变焊机等场景中付出代价。未来破局关键:
客户教育:推动下游电源企业从“唯成本论”转向“全生命周期成本”评估;
标准升级:强制要求碳化硅MOSFET供应商公开TDDB/HTGB详细数据,堵住认证漏洞;
技术深耕:通过碳化硅MOSFET工艺创新打破性能-可靠性权衡。唯有如此,国产SiC产业才能从“低价内卷”走向“高可靠赋能”的新阶段。