微碩SGT工藝場效應(yīng)管新品上線，關(guān)于SGT MOSFET你了解多少？

最近，WINSOK對功率半導(dǎo)體MOSFET（場效應(yīng)管）的技術(shù)進行了升級，這種技術(shù)改變了MOSFET內(nèi)部電場的形態(tài)，將傳統(tǒng)的三角形電場進一步的變?yōu)楦鼮閴嚎s的梯形電場，可以進一步減小EPI層的厚度，降低導(dǎo)通電阻，減小熱阻。目前WINSOK新一代的低、中壓的功率MOSFET，廣泛的采用這種技術(shù)，如：WSD40120DN56G、WSD14N10DNG、WSF15N10G、WSF45N10G等。其實，這神奇的MOSFET技術(shù)就是SGT技術(shù)。

微碩SGT工藝場效應(yīng)管新品——WSD14N10DNG

近些年，作為MOSFET方面的新技術(shù)，SGT受到越來越多廠商的重視，投入不少的財力和資源。而從整個產(chǎn)業(yè)角度來看，全球范圍內(nèi)，在中低壓MOSFET領(lǐng)域，SGT技術(shù)也屬于行業(yè)前沿的功率器件技術(shù)，而其中做得最好的公司廠家當屬英飛凌等國際功率半導(dǎo)體大廠。

下面，先簡單介紹一下SGT MOSFET及其優(yōu)勢。

雖然現(xiàn)在IGBT很火熱，相對于MOSFET也屬于高端功率器件，但在廣大的中低壓應(yīng)用當中，無論是消費類電子，還是家用電器，或是嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)領(lǐng)域，MOSFET依然占據(jù)著巨大的市場份額。因此，國內(nèi)外諸多公司廠家依然在相應(yīng)的新技術(shù)研發(fā)上不斷加大投入，例如WINSOK微碩。

MOSFET的特點主要是：輸入阻抗高、控制功率小、開關(guān)速度快和開關(guān)損耗低，在高頻率、中小功率應(yīng)用領(lǐng)域（電壓600V以下）的應(yīng)用最為廣泛，特別是在消費類電子應(yīng)用最多。

MOSFET大致可以分為以下四類：平面型MOSFET；Trench MOSFET，即溝槽型MOSFET，主要用于低壓（100V）領(lǐng)域；SGT（Shielded Gate Transistor，屏蔽柵溝槽）MOSFET，主要用于中低壓（200V）領(lǐng)域；SJ-MOSFET，即超結(jié)MOSFET，主要在高壓（600V-800V）領(lǐng)域應(yīng)用。

微碩SGT工藝MOSFET新品——WSF15N10G

SGT工藝和普通溝槽相比更加簡單，開關(guān)損耗更低，結(jié)電容更小，米勒平臺窄，內(nèi)阻低。具體而言，SGT工藝比普通溝槽工藝挖掘深度深3-5倍，在柵電極下方增加了一塊多晶硅電極，即屏蔽電極或稱耦合電極。屏蔽電極與源電極相連，即實現(xiàn)了屏蔽柵極與漂移區(qū)的作用，減小了米勒電容，器件的開關(guān)速度得以加快，同時又實現(xiàn)了電荷耦合效應(yīng)，減小了漂移區(qū)臨界電場強度，器件的導(dǎo)通電阻得以減小，開關(guān)損耗能夠更低。與普通溝槽式MOSFET相比，SGT MOSFET的內(nèi)阻要低2倍以上。

MOSFET通過SGT技術(shù)減小場效應(yīng)晶體管的寄生電容及導(dǎo)通電阻，從而提升芯片性能，減小芯片面積，與普通的溝槽型MOSFET相比在同一功耗下芯片面積減少超過４成。SGT技術(shù)獨特的器件結(jié)構(gòu)和掩膜版圖設(shè)計提升了產(chǎn)品的耐用度和減少了芯片面積，其獨特的工藝流程設(shè)計則減少了工藝步驟和掩膜版的數(shù)量，從而減低了MOSFET的生產(chǎn)成本，使MOSFET產(chǎn)品極具性價比，更有競爭力。

采用SGT技術(shù)制造的MOSFET，與普通的溝槽型MOSFET和平面MOSFET相比，在功率密度上占有很大的優(yōu)勢。由于SGT MOSFET具有較深的溝槽深度，可以利用更多的晶硅體積來吸收EAS能量，所以SGT在雪崩時可以做得更好，更能承受雪崩擊穿和浪涌電流。

2010年之后，隨著手機快充、電動汽車、無刷電機和鋰電池的興起，對中壓MOSFET的需求越來越大，中壓功率器件開始蓬勃發(fā)展，到目前為止，其市場規(guī)模比高壓功率器件市場還要大，僅次于低壓功率器件市場。而SGT MOSFET正是中壓功率器件的代表。

MOS管6寸晶圓片

技術(shù)迭代

有業(yè)內(nèi)人士宣稱，SGT MOSFET在5年內(nèi)不會被其他產(chǎn)品取代，未來將會有一些技術(shù)迭代的情況出現(xiàn)，迭代是結(jié)合封裝技術(shù)和芯片技術(shù)的持續(xù)進步及有效匹配。

除了芯片本身技術(shù)的研發(fā)和迭代之外，封裝技術(shù)的進步對于SGT來說，例如150V和200V的SGT MOSFET，會起到很重要的作用，如用DFN5x6封裝的150V MOSFET，可以將內(nèi)阻做到小于8毫歐，用TO-220封裝的200V MOSFET可以將內(nèi)阻做到小于9毫歐的水平。

除了外部封裝，基于電子制造對MOSFET需求的變化，內(nèi)部封裝技術(shù)也不斷地在改進，主要體現(xiàn)在三個方面：改進封裝內(nèi)部的互連技術(shù)，增加漏極散熱板和改變熱傳導(dǎo)方向。這些對于SGT技術(shù)的發(fā)展都至關(guān)重要。

TO、D-PAK、SOT、SOP等采用焊線式的內(nèi)部互連封裝技術(shù)，當CPU或GPU供電發(fā)展到低電壓、大電流時代，焊線式的SO-8封裝就受到了封裝電阻、封裝電感、PN結(jié)到PCB和外殼熱阻等因素的限制。

這四種限制對MOSFET的電學和熱學性能有著極大的影響。隨著電流密度的提高，MOSFET廠商在采用SO-8尺寸規(guī)格時，同步對焊線互連形式進行了改進，用金屬帶或金屬夾板來代替焊線，從而降低封裝電阻、電感和熱阻。

總體來講，隨著電子制造業(yè)朝著超薄、小型化、低電壓、大電流方向發(fā)展，MOSFET的外形及內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)也會隨之改變，以更好適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展需求。另外，為降低電子制造商的選用門檻，MOSFET向模塊化、系統(tǒng)級封裝方向發(fā)展的趨勢也將越來越明顯，產(chǎn)品將從性能、成本等多維度協(xié)調(diào)發(fā)展。

而封裝作為SGT MOSFET選型的重要參考因素，不同的電子產(chǎn)品有不同的電性要求，不同的安裝環(huán)境也需要與之匹配的尺寸規(guī)格。

再者，要想創(chuàng)新，就要具備定制化SGT產(chǎn)品的能力。不同的應(yīng)用領(lǐng)域，需要采用不同的SGT技術(shù)和制作工藝。芯片制造廠不同，工藝平臺、設(shè)備和對應(yīng)的SGT產(chǎn)品也會有差異，原材料外延層也是不同的，需要定制。

微碩SGT工藝MOSFET新品——WSD4012DN56G

市場動向

從應(yīng)用層面講，我國企業(yè)在市場空間較大、下游應(yīng)用較分散、進入門檻較低的晶閘管、MOSFET領(lǐng)域布局已久。目前，我國企業(yè)在消費電子、白色家電、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域有所突破，但真正進入高端車用領(lǐng)域的MOSFET企業(yè)較少。

法國市場研究機構(gòu)Yole Développement曾針對MOSFET給出預(yù)判，未來5年內(nèi)MOSFET將會出現(xiàn)三個明顯的結(jié)構(gòu)變化趨勢：一是Trench MOSFET將從中端下移至中低端，替代部分Planar MOSFET的低端市場，二是SGT等Advanced Trench MOSFET將下移至中端，替代Trench MOSFET在低壓領(lǐng)域的中端市場，三是SiC、GaN等寬禁帶MOSFET將更占據(jù)高端市場。

在這種市場發(fā)展趨勢的推動下，企業(yè)的發(fā)展策略和規(guī)劃必須及時跟進，需要向更高水平的方向邁進，將功率器件產(chǎn)能從低端MOSFET轉(zhuǎn)向高端的SGT和SJ-MOSFET。通過調(diào)整，盡量遠離競爭激烈、價格低的普通MOSFET紅海市場，就像微碩，專注中高端MOS管市場。

而隨著現(xiàn)在5G、AI、EV（電動汽車）等應(yīng)用市場的發(fā)展，高端MOSFET、IGBT、SiC及GaN的需求也在快速地增長，很多功率半導(dǎo)體廠商開始在高功率密度、低內(nèi)阻的SGT MOSFET上面進行布局，而既有市場和新興市場對SGT MOSFET的需求還將持續(xù)增長。

微碩SGT工藝MOSFET新品——WSF45N10G

目前，國外品牌已經(jīng)在逐漸退出中國的低端MOSFET市場，主要原因是國產(chǎn)品牌的競爭壓力所導(dǎo)致的。與前些年相比，我國的功率器件廠商在規(guī)模方面和性能方面都有了很大的進步，再加上成本方面的優(yōu)勢，國外品牌很難在中低端MOSFET市場上與國產(chǎn)品牌進行競爭。

如今，隨著市場上的高端MOSFET的逐步下沉，以及各大功率半導(dǎo)體廠商向高端產(chǎn)品研發(fā)的邁進，SGT MOSFET具有更加廣闊的發(fā)展空間，而WINSOK微碩，正是為此而來。