電子發燒友網報道（文/梁浩斌）近幾年第三代半導體在功率器件上發光發熱，低壓消費應用上GaN器件統治充電頭市場，新能源汽車高壓平臺上SiC器件逐漸成為標配。在硅基功率器件領域，借助新能源的東風，IGBT、超結MOSFET等中高壓產品也受到了更多關注，不過面對第三代半導體在新能源領域的強勢沖擊，未來增速面臨放緩跡象。

然而在低壓領域的硅基MOSFET市場，SGT MOSFET正在獲得快速增長。SGT MOSFET在性能上帶來了新的升級，并逐步取代傳統的Trench（溝槽）MOSFET。

SGT MOSFET是什么

SGT MOSFET全稱Shielded Gate Trench MOSFET，即屏蔽柵溝槽MOSFET。SGT MOSFET基于傳統溝槽MOSFET，通過結構的改進從而提升穩定性、低損耗等性能。傳統平面型MOSFET中，源極和漏極區域是橫向布局的，柵極在源極和漏極區域的上方，形成一個平面結構。

溝槽MOSFET則是源極和漏極區域垂直于半導體表面，柵極被嵌入到硅片中的溝槽內，形成垂直結構。

左：傳統溝槽MOSFET，右：SGT MOSFET 圖源：功成半導體

如上圖所示，在結構上，相比傳統的溝槽MOSFET，SGT MOSFET采用深溝槽結構，“挖槽”更加深入，柵極被嵌入到硅片的深槽中。同時SGT MOSFET在溝槽內部有一層多晶硅柵極（主柵極），其上方還有一層多晶硅屏蔽柵極，這個額外的屏蔽柵極可以調節溝道內的電場分布，從而降低導通電阻并提高開關性能。

由于屏蔽柵的存在，SGT MOSFET可以更有效地控制電場分布，從而減少寄生效應，降低開關損耗和導通損耗。也由于結構和更優的電場分布，SGT MOSFET可以在相同的擊穿電壓下使用更小的單元尺寸，從而減小芯片面積。

所以，SGT MOSFET相比傳統的溝槽MOSFET，導通電阻和開關損耗可以更低，尤其是在中低壓的應用領域中，屏蔽柵結構有助于提高器件可靠性，其高效率以及緊湊的芯片尺寸也能夠更加適合這些應用。

另外，封裝技術也對SGT MOSFET的可靠性和功率密度有很大關系。比如捷捷微電推出的高功率薄型封裝PowerJE系列的SGT MOSFET，相比傳統的TO-263-3L 封裝，面積少了20%、高度降低了45%。在大幅度減少占用空間的同時，有效地提高功率密度，適合極為緊湊的終端設計。熱阻表現優越而散熱效果更好，進一步保證器件的長期可靠性。

國產廠商井噴，在低壓應用加速取代溝槽MOSFET

在SGT MOSFET領域，依然是海外半導體巨頭主導市場，英飛凌、安森美、AOS等海外巨頭起步較早，產品市占率較高。不過國內新潔能、捷捷微電、華潤微等廠商在近幾年勢頭正猛，成功研發SGT MOSFET的同時，也跟隨國產替代的風潮獲得了市場成功。

另一個關鍵的節點是，2021年的全球芯片缺貨潮中，SGT MOSFET使用的成熟制程產能尤為緊缺。同時在缺芯潮的中心，汽車芯片作為高價值高利潤的產品，各大芯片巨頭都優先力保汽車芯片的產能，當然其中也包括了功率半導體，因此一些汽車以外的功率半導體器件，比如SGT MOSFET的產能就更加短缺了。

于是海外芯片巨頭只能將訂單轉手到一些國內的代工廠商，這給國內的SGT MOSFET工藝制造的提升有了很大的幫助。以往國內只有幾家規模較大的IDM廠商可以制造SGT MOSFET，但這次缺芯危機則變相地帶動了更多國內功率半導體廠商在SGT MOSFET上的開發進程。

新潔能在國內是較早開發SGT MOSFET的功率廠商之一，目前其SGT MOSFET產品線已經迭代到第三代，官網顯示，新潔能第一代N溝道SGT-I系列功率MOSFET擊穿電壓等級范圍為30V至250V；第二代產品擊穿電壓等級范圍從30V至120V，面向性能與魯棒性要求極為苛刻的低頻應用，新潔能N溝道SGT-II系列產品進一步優化了大電流關斷能力與靜電防護能力，可滿足包括直流電機驅動、鋰電池保護、AC/DC同步整流等廣泛應用。此外，相比于新潔能上一代SGT-I系列產品，SGT-II系列產品特征導通電阻Ron,sp降低20%，FOM值降低20%。

目前最新的第三代SGT-III系列，則相比上一代產品特征導通電阻降低20%以上，ESD能力、大電流關斷能力、短路能力提升10%以上，同時具有更優的EMI特性。

捷捷微電早在2021年就推出了多款JSFET 30 ~ 150V 系列SGT MOSFET產品，并后續推出了多款車規級SGT MOSFET，擊穿電壓等級范圍從40V到150V，適用于車載前裝及后裝等各類中低壓應用，包括輔助駕駛、車載信息娛樂、逆變器非高壓子系統里的 DC-DC 同步整流及電源開關等功能，車身控制模塊里的電機驅動、繼電器、負載開關、遠近大燈驅動等功能。

今年3月，華潤微披露公司MOSFET產品中中低壓占比60%，高壓產品占比40%，其中SGT MOSFET和SJ MOSFET在營收中占比接近60%。

除此之外，士蘭微、東微半導體、揚杰電子等上市公司都有完整的SGT MOSFET產品線。除此之外，矽普半導體、微碧半導體、安建半導體、廣微集成、功成半導體等多家本土功率半導體廠商已經推出了SGT MOSFET產品。

比如安建半導體今年5月推出了針對大電流高功率應用的SGT MOSFET產品系列，提供頂部散熱TOLT封裝和雙面散熱的DFN5x6 DSC封裝，有30V和100V兩種型號，其中JKQ8S23NN擊穿電壓100V，漏極最大電流高達315A，驅動電壓為10V時，導通電阻最高為1.5mΩ。

小結

SGT MOSFET在中低電壓場景下由于更強的穩定性，更低的導通電阻和開關損耗，未來對Trench MOSFET有取代的趨勢。根據QYResearch的數據，2022年全球SGT MOSGET市場規模約為23.5億美元，預計到2029年將達到104億美元，年復合增長率高達24.4%。持續增長的市場，也將繼續給國內功率廠商帶來機會。