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安森美（onsemi）近期通过收购Qorvo(科沃)的碳化硅结型场效应晶体管（SiC JFET）技术业务及其子公司United Silicon Carbide，进一步强化了其在宽禁带半导体领域的布局。此次收购以1.15亿美元现金完成，旨在补足其EliteSiC电源产品组合，以满足高能效、高功率密度的市场需求，尤其在AI数据中心和电动汽车等新兴领域具有重要战略意义。
什么是SiC JFET?
电力电子器件依赖于硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）等半导体材料。碳化硅器件凭借优异性能与可靠性越来越受欢迎（图1），在电动汽车、数据中心，以及直流快充、储能系统和光伏逆变器等能源基础设施领域崭露头角。
图1：碳化硅(SiC)器件与硅器件(Si)的比较
众多终端产品制造商已选择碳化硅技术替代传统硅技术，基于双极结型晶体管（BJT）、结型场效应晶体管（JFET）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等器件开发电源系统。这些器件因各自特性（优缺点不同）而被应用于不同场景。
然而，安森美的EliteSiC 共源共栅结型场效应晶体管（Cascode JFET）器件（图2），将这一技术推向了新高度。该器件基于独特的"共源共栅（Cascode）"电路配置——将常开型碳化硅JFET器件与硅MOSFET共同封装，形成一个集成化的常闭型碳化硅FET器件。我们的碳化硅Cascode JFET能够轻松、灵活地替代IGBT，超结MOSFET以及碳化硅MOSFET等任何器件类型。
图 2：安森美碳化硅 Cascode JFET 器件框图
与硅器件相比，碳化硅Cascode JFET具备多项优势。碳化硅作为宽禁带材料，具有更高的击穿电压特性，这意味着其器件可采用更薄的结构支持更高的电压。此外，碳化硅相较于硅的其他优势还包括：
对于给定的电压与电阻等级，碳化硅可实现更高的工作频率，从而缩小元器件尺寸，显著降低系统整体尺寸与成本。
在较高电压等级（1200V或更高）应用中，碳化硅可以较低功率损耗实现高频开关。而硅器件在此电压范围内几乎无法胜任。
在任何给定的封装中，与硅相比，碳化硅器件具备更低的导通电阻（RDS(ON)）和开关损耗。
SiC JFET与SiC MOSFET的不同
SiC MOSFET技术不同于安森美的集成式SiC Cascode JFET——这是精心设计的结果。安森美设计的SiC JFET去掉了碳化硅MOSFET的栅极氧化层，这不仅消除了沟道电阻，还让裸片尺寸更为紧凑(图3)。
安森美碳化硅JFET较小的裸片尺寸成为其差异化优势的一个关键所在，"RDS(ON) x A"（RdsA）品质因数 (FOM) 得以最佳体现。这意味着对于给定的芯片尺寸，SiC JFET具有更低的导通电阻额定值，或者换言之，在相同的 RDS(ON)下，安森美SiC JFET 的裸片尺寸更小。安森美在 RdsA FOM方面的卓越表现树立了行业领先地位，体现在以相对较小的行业标准封装（如TOLL 和 D2PAK）提供的超低额定电阻产品(图4)。
图3：碳化硅MOSFET与安森美Cascode JFET的比较
(从外部看，Cascode是一种常关FET）
与SiC MOSFET 相比，EliteSiC Cascode JFET具有更低的输出电容Coss(tr)。输出电容较低的器件在低负载电流下开关速度更快，电容充电延迟时间更短。这意味着，由于减少了对电感器和电容器等大体积无源元件的需求，现在可以制造出更小、更轻、成本更低且功率密度更高的终端设备。
图4：安森美碳化硅Cascode JFET 与碳化硅 MOSFET的竞争产品对比
以下是关于SiC MOSFET的其他挑战：
碳化硅MOS 沟道电阻高，导致电子迁移率较低。
Vth在栅极偏置较高的情况下会发生漂移，这意味着栅极到源极的电压驱动范围受到限制。
体二极管具有较高的拐点电压，因此需要同步整流。
然而，使用安森美的SiC JFET，上述缺陷得以根本解决，因为：
SiC JFET 结构的器件上摒弃 MOS（金属氧化物）结构，因此器件更加可靠。
在相同芯片面积下，漏极至源极电阻更低。
电容更低，这意味着更快的开关转换和更高的频率。
SiC JFET器件的技术特点与优势
技术特点
第4代SiC JFET技术：采用了沟槽结构，减少了单元间距，优化了漂移区，减薄了衬底，从而实现了单位面积最低的导通电阻（RDS(on) x Area），接近SiC技术的理论极限（即单极性限制）。
Cascode架构：通过将SiC JFET与低压Si MOSFET结合，实现了与标准Si MOSFET驱动电压的兼容性，同时保留了SiC JFET的高性能特性。
性能优势
低导通电阻：相比同规格的SiC MOSFET，SiC JFET具有更低的导通电阻，从而在相同的芯片尺寸下实现了更高的效率和更低的导通损耗。
低寄生电容：SiC JFET具有极低的输出电容（Coss(tr)），允许更快的零电压开关（ZVS）转换，支持更高的工作频率和更高的功率密度。
低反向恢复电荷（Qrr）：SiC JFET的体二极管具有非常低的反向恢复电荷，提高了系统的鲁棒性和效率，降低了电磁干扰（EMI）。
低栅极电荷（Qg）：SiC JFET的栅极电荷非常低，使得驱动电路设计更加简单，驱动损耗更低。
高温与高压性能：SiC材料的高击穿电场（约10倍于硅）和（3.7W/cm.K）赋予JFET优异的高温稳定性，可在400℃以上环境中稳定工作，适用于极端条件应用。
常关型设计：将常开型SiC JFET与低压Si MOSFET串联，形成安全可靠的常关型复合器件。
典型器件与封装
1.产品线矩阵
Cascode JFET：650V 至 1700V，覆盖 7mΩ 至 410mΩ，支持 TO-247、D2PAK、TOLL 等封装。
Combo-FET：集成 SiC JFET 与 Si MOSFET，支持独立栅极控制（如UG4SC系列）,适用于固态断路器。
JFET 裸片：提供晶圆级产品，满足定制化模块设计需求。
2.创新封装技术
顶部散热（TSOP/TOLT）：低热阻（Rth,J-C <0.5℃/W）,支持高密度布局。
银烧结工艺：热导率比传统焊料高6倍，提升散热能力与可靠性。
为什么选择安森美EliteSiC Cascode JFET？
尽管市场上可供选择的SiC功率半导体种类繁多，但在某些特定应用中，一些器件的表现确实比其他器件更为出色。安森美的集成式SiC Cascode JFET便是其中的佼佼者，因其低RDS(ON)、低输出电容和高可靠性等独特优势，能够提供卓越的性能。
此外，碳化硅 Cascode JFET架构使用标准硅基栅极驱动器，简化了从硅到碳化硅的过渡过程，可在现有设计中实施。因此，它为从硅到碳化硅的过渡提供了灵活性---实施简单，同时得益于SiC技术而提供卓越的性能。
这些优点帮助安森美的SiC Cascode JFET技术在其他技术无法企及的领域大放异彩。碳化硅JFET的增强性能使其在用于人工智能数据中心、储能和直流快充等AC-DC电源单元中实现更高的效率。
随着对更高功率密度和更紧凑外形需求的增加，安森美SiC Cascode JFET能够实现更小、更轻和更低成本的终端设备。由于减少了对电感器和电容器等大体积无源元件的需求，有助于实现更高的功率密度。
SiC JFET主要应用方向
电动汽车（EV）
车载充电器：SiC JFET的高效能和高功率密度使其成为车载充电器的理想选择，能够实现更快的充电速度和更长的续航里程。
DC-DC转换器：在DC-DC转换器中，SiC JFET可以显著提高转换效率，降低能耗。
无线充电器：SiC JFET的低导通电阻和高频率特性使其在无线充电系统中表现出色，提高充电效率和系统鲁棒性。
工业电源和自动化
服务器电源：在数据中心和服务器电源中，SiC JFET可以提高电源的效率和功率密度，降低运营成本。
工业充电器：SiC JFET适用于各种工业充电器，提高充电效率和系统可靠性。
工业自动化与机器人：在工业自动化和机器人应用中，SiC JFET可提升工业电机驱动器和伺服系统的动态响应与能效，支持工业4.0的智能化升级。
可再生能源
太阳能逆变器：SiC JFET在太阳能逆变器中表现出色，能够提高逆变器的效率和功率密度，降低系统成本。
储能系统（ESS）：在储能系统中，SiC JFET可以提高充放电效率，延长电池寿命，提高系统整体性能。
电路保护
固态电路断路器：SiC JFET的低导通电阻和高鲁棒性使其成为固态电路断路器的理想选择，能够快速响应过流和短路故障，提高系统安全性。
继电器和断路开关：SiC JFET可以用于各种继电器和断路开关，提高开关速度和可靠性。
其他应用
电信电源：SiC JFET在电信电源中可以提高电源的效率和功率密度，降低运营成本。
不间断电源（UPS）：SiC JFET可以提高UPS的效率和功率密度，延长电池寿命，提高系统可靠性。
家电和消费电子：在家电和消费电子产品中，SiC JFET可以提高电源的效率和功率密度，实现更紧凑的设计。
图5：按电压分类的功率半导体器件
市场前景与战略布局
供应链整合：安森美通过收购进一步整合了SiC技术供应链，预计到2030年，SiC相关业务将为其贡献13亿美元的新增收入，实现了从衬底到模块的全产业链覆盖，强化了其在高压功率半导体领域的竞争力。
技术升级：公司计划推动8英寸SiC晶圆生产（预计2025年完成转换），进一步提升产能与成本优势。随着封装技术的持续优化（如模块化集成）和成本下降，SiC JFET有望在高功率汽车、能源基础设施及AI计算领域占据主导地位，推动全球能源转型与智能化发展。
行业协同：结合EliteSiC MOSFET和JFET技术组合，安森美可为客户提供从分立器件到模块的完整解决方案，覆盖汽车、工业及AI数据中心等高增长市场。
技术支持与采购信息
产品订购
联系人：黄女士
邮 箱：ma002@dxytech.com
技术支持
联系人：郑先生
邮 箱：justin.zheng@dxytech.com
