几年前，设计人员主要依靠基础资料手册和自己掌握的知识来选择元件，并将元件整合到设计中。如今，许多半导体公司已经认识到，为了在越来越短的时间期限内将复杂设计推向市场，设计人员承受着巨大的压力，因此现在需要建立完整的设计支持工具生态系统，助设计人员一臂之力。根据所涉及的技术和制造商，支持工具可能包括评估板/套件、SPICE 模型和仿真工具、参考设计、选型指南、应用手册以及其他有价值的资料。

当然，新技术的成熟及其生态系统的扩大都需要时间。大概是因为碳化硅 (SiC) 广泛用于可再生能源和电动汽车等新兴的大功率转换应用，许多人仍然将 SiC 视为一种“新”技术，并且认为其支持生态系统很不完善。

SiC 产品组合

对任何生态系统而言，起初最关键的是有多少可用的产品组合。许多人认为，SiC 产品仅限于 MOSFET 和二极管。快速浏览一下安森美 (onsemi) 的 EliteSiC 产品线，就会发现它有 120 多款各种类型的二极管，工作电压最高可达 1,700 V。此外，还有 100 多款 650 V、900 V 和 1,200 V SiC MOSFET，以及 30 多款基于安森美自有 SiC MOSFET 和二极管的功率集成模块 (PIM)。产品线中还包括其他器件，例如至关重要的栅极驱动器（如 NCP51705），用于确保 SiC 器件正常运行并发挥理想性能。

图1：安森美EliteSiC 产品

设计和仿真

如今在构建任何形式的硬件时，几乎都要先使用 SPICE 模型进行计算机仿真，以获得对电路行为方式的合理估计。为了支持仿真，安森美为旗下的 SiC 器件提供基于物理的可扩展 SPICE 模型及 Elite Power 仿真工具。在该仿真工具中使用出色的 EliteSiC 器件时，可得出准确的结果。

行业主流平台都支持安森美基于物理的可扩展SPICE 模型，包括PSpice、LTspice、Simetrix、Spectre、ADS、SABRE 和Simplorer。

为了提供进一步支持，安森美开发了用于系统级仿真的 PLECS 模型生成工具。与许多仅适合硬开关的 PLECS 模型不同，安森美的 PLECS 模型自助生成工具支持工程师创建定制化的高保真 PLECS 模型。这些模型同样适合软开关应用，例如 DC-DC、LLC 和 CLLC 谐振、双有源桥及相移全桥 (PSFB)。

图2：如何选择Elite Power 仿真工具和PLECS 模型自助生成工具

物料和供应链

构建SiC 器件可能很有挑战性，特别是要保持充分的过程控制以确保高可靠性。只有对晶圆和产品进行全面认证，结合有效的故障分析技术充分理解故障模式，并落实纠正措施计划，才能避免出现问题。

安森美基于缜密的设计方法、严格的生产监控、制造控制、适当的筛选和稳健的认证，开发了一套全面的跨功能方法来评估旗下的SiC 产品，只有通过评估之后才会将产品投放市场。

随着汽车和可再生能源等利用 SiC 技术的主要应用的增长，人们开始担忧 SiC 产品的供货问题。这种担忧似乎是基于一个误解，即 SiC 产品难以制造，产能有限。造成这种问题的原因之一在于，SiC 产品制造是一个多阶段过程，通常由不同公司负责不同阶段。然而，安森美是一家具备 SiC 及相关方案端到端供应能力的大型供应商。

在美国新罕布什尔州，制造过程从生长单晶SiC 材料开始，然后生产晶圆衬底，接着生长薄外延层，之后是若干器件加工步骤，最后是封装产品。安森美的整个制造过程采用端到端垂直整合的模式，每个步骤都要进行详尽的可靠性和质量测试，以确保产品几乎零缺陷。

图3：安森美的端到端供应链

安森美的垂直整合供应链带来了诸多优势，包括可扩展性、质量优异和生产成本可控。此外，在外延生长之前和之后会进行缺陷扫描，以提供额外的质量保证。垂直整合还支持在价值链的每个阶段快速反馈状态信息，从而有助于确保产量能够快速提升，并且流程得以优化。