今天这篇文章来自电装，主要内容是G3沟槽栅SiC MOSFET产品
先介绍背景
电机驱动逆变器与升压变换器是新能源汽车的核心功率部件， 现阶段该领域的功率器件主流方案仍为Si IGBT
欲提升整车能效、实现碳中和目标，需尽快大批量使用 损耗更低的SiC MOSFET。
传统Si IGBT应用于大电流工况时，需采用多芯片并联
而SiC MOSFET具备更大的电流密度， 通过芯片面积放大即可实现单芯片通流，如此可以降低系统体积，实现整机小型化 。
另外，现有商用Si IGBT芯片边长已突破15mm，SiC MOSFET若想对标替代，芯片边长需做到10mm以上
自1990年代起，电装（DENSO）便启动SiC器件研发，2020年、2023年分别推出第一代、第二代SiC MOSFET产品
本文将介绍电装第三代SiC MOSFET产品，及其在PHEV中的应用。
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电装三代SiC MOSFET结构如上，
G1是栅沟槽两侧形成深P区，是如今BOSCH的路数，不知电装当初为何没有坚持这一技术路线，
原文有几处提到制造成本问题，大意是 深P区注入工艺成本高昂，后面的G2、G3结构，或许都是为了降低深P区深度，以减小生产成本。
G2是截面图方向由深P区完全包裹沟槽，在器件纵深方向深P区间断分布，以留下电流流动路径
G3是沟槽底部形成P2区，器件纵深方向间断形成P1区，原文称之为网格状P区（lattice pattern）
将P区设置成网格状，有啥好处？
一方面，在横纵两个方向上均有屏蔽，如此可减小P区整体深度
原文称， 相比G2，G3的P区整体深度减小了0.8μm
深度减小后，P区之间的JFET电阻减小，电流密度有更大提升空间。
另一方面， 网格状P区可以显著降低栅漏电容，提升开关特性。
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这张图，对比 有无P2区对G3器件性能的影响，两种结构的P1深度、沟槽周期等保持一致
横轴电场强度，纵轴导通电阻
可以看到，结构B实现了更优的trade-off
相比结构A，相同电场下，器件导通电阻可降低25%左右。
这可以证明沟槽底部设置P2区的必要性
其实这也和博世G3结构相互映证，两者均在沟槽底部设置P区， 只不过博世另外一个P区是在侧视图间断分布，电装另外一个P区则是在俯视图间断分布
接下来，看制作流程，
原文提到， 沟槽底部P2区通过自对准工艺形成，这也与博世的做法一致，
其他没有什么特别之处，但电装G3产品目标规格是10.2mm×10.2mm，如此大的芯片势必会使良率下降，
因此需要从材料端入手，提升衬底和外延质量。
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原文提到RAF(Repeated A-Face growth method，重复A面生长法)制备SiC衬底，如上图，
简单解释一下，
若采用PVT等传统衬底生长方法，易产生微管、位错、堆垛层错等缺陷，使得大芯片良率急剧降低，
因此选用RAF生长，大概原理是：
先通过A面生长高质量单晶，将这一层作为新的籽晶，再次在A面上进行生长，如此重复，
这一过程中，位错会趋向于终止或合并，晶体缺陷逐渐降低，最终得到缺陷密度极低的SiC衬底。
再辅以外延工艺优化，最终使10.2mm×10.2mm芯片良率达到量产水平。
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最终芯片如上，几种产品规格在表中列出，
都是方形管芯，1200V级别、10.2mm×10.2mm芯片，额定电流740A，
与Si IGBT产品一样， 该产品内部集成了电流检测、温度监测功能 ，可实现过流、过热及短路保护。
接下来，对1200V级别、10.2mm×10.2mm芯片，进行电性能测试，
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常高温输出特性如上，
阈值电压4.6V，25℃导通电阻1.8mΩ，175℃导通电阻3.6mΩ，
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电容曲线如上，
网格状P区使得Crss显著降低，650V下电容密度仅有19 pF/cm2，相比G2产品下降40%，
Ciss/Crss比值约1389，对如此大的芯片面积而言，已属优异。
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电阻-栅电荷权衡如上，横轴栅电荷，纵轴高温电阻，
无论栅电荷还是电阻，电装G3产品均实现大幅提升。
在与丰田的合作中，这款产品全球首次实现了SiC MOSFET量产装车PHEV，
这里解释一下，PHEV，Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插电式混合动力汽车，特点是有发动机和电机两套系统，需在两套系统之间切换，系统控制更加复杂。
由于芯片面积足够大，单芯片通流能力极强， 原Si IGBT方案需要两颗芯片并联，改用电装G3产品后，单颗芯片即可实现通流，功率模组拓扑设计大幅简化。
整机功率模组用量由原先的16套，缩减至11套，实现功率控制单元的小型化，为整车设计留出更大空间。
小结：
1、电装G3沟槽栅SiC MOSFET产品，特征是 在沟槽底部形成P2区，器件纵深方向间断形成P1区，两者组成网格状P区，
一方面可以减小P区整体深度，另一方面可以显著降低栅漏电容，
2、1200V级别、10.2mm×10.2mm芯片， 额定电流740A，阈值电压4.6V，25℃导通电阻1.8mΩ，175℃导通电阻3.6mΩ，
3、与丰田合作，首次实现SiC MOSFET量产装车PHEV，整机功率模组用量由原先的16套缩减至11套。
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