2020年，從中央密集部署，到資本市場(chǎng)熱捧，“新基建”正式站上風(fēng)口。相比傳統(tǒng)的基建，“新基建”立足于高新科技的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，無論是信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施還是創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施均發(fā)力于科技端，從‘互聯(lián)網(wǎng)＋’、‘?dāng)?shù)字經(jīng)濟(jì)’、‘智能＋’到‘工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)’，以智能經(jīng)濟(jì)為核心的數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代勢(shì)不可擋。

社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型拉動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)元器件之一，功率半導(dǎo)體器件在傳統(tǒng)電力電子行業(yè)即有著非常廣泛的應(yīng)用，5G、新能源等“新基建”均涉及功率半導(dǎo)體芯片等基礎(chǔ)元器件，可以說是“新基建”的“心臟”。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，2017 年全球功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模為 144.01 億美元，預(yù)計(jì)到 2022 年功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 174.88 億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為 3.96%。可以預(yù)見，在這波席卷而來的產(chǎn)業(yè)電子化升級(jí)浪潮中，功率半導(dǎo)體器件必將得到越來越多的重視與應(yīng)用，也必將帶動(dòng)本土功率半導(dǎo)體芯片需求趨于旺盛。

圖源半導(dǎo)體行業(yè)觀察

而隨著Si和化合物半導(dǎo)體材料GaAs在器件性能的提升到了瓶頸，尋找新一代半導(dǎo)體材料成為了發(fā)展的重要方向。至此，第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）闖入了人們的視線！

直面高成本挑戰(zhàn)，SiC如何破局未來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

提到SiC，人們的第一反應(yīng)是其性能優(yōu)勢(shì)，如電氣（更低阻抗/更高頻率）、機(jī)械（更小尺寸）和熱性質(zhì)（更高運(yùn)行溫度），非常適合制造很多大功率電子器件；但如果說到應(yīng)用，大多數(shù)人都會(huì)說它成本太高，推廣起來需假以時(shí)日。事實(shí)上，在一些有性能、效率、體積、散熱，甚至系統(tǒng)成本要求的應(yīng)用中，SiC器件已開始在取代硅。

以新能源汽車為例。汽車市場(chǎng)無疑是SiC最重要的驅(qū)動(dòng)力，據(jù)測(cè)算，電動(dòng)汽車整車半導(dǎo)體平均總成本是傳統(tǒng)汽車的兩倍，而電動(dòng)汽車50％的總成本與功率器件有關(guān)。然而僅比較SiC器件和硅器件的成本是有失偏頗的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在汽車中SiC MOSFET增加的成本大約為300美元，而估計(jì)節(jié)省的成本可達(dá)2000美元。

圖源與非網(wǎng)

特斯拉的Model 3就采用了意法半導(dǎo)體和英飛凌的SiC逆變器，是第一家在主逆變器中集成全SiC功率模塊的車企；2017年12月，羅姆為VENTURI車隊(duì)在電動(dòng)汽車全球頂級(jí)賽事“FIAFormula E”錦標(biāo)賽中提供了采用全SiC功率模塊制造的逆變器，使逆變器尺寸下降了43%，重量減輕了6kg；科銳一直在積極擴(kuò)大其SiC襯底產(chǎn)能并將業(yè)務(wù)重心從LED向功率器件轉(zhuǎn)移，成為大眾FAST（未來汽車供應(yīng)鏈）項(xiàng)目合作伙伴，和安森美簽署了多年期協(xié)議，為其供應(yīng)6英寸襯底和外延片，并擴(kuò)大了和意法半導(dǎo)體的合作范圍，增加了訂單；其它廠商方面，豐田和電裝、富士、三菱合作開發(fā)SiC基MOSFET，博世擬用其位于羅伊特林根的半導(dǎo)體制造廠生產(chǎn)SiC晶圓。

把握時(shí)代機(jī)遇，國(guó)產(chǎn)SiC器件應(yīng)用前景廣闊

從產(chǎn)業(yè)格局來看，目前全球SiC產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢(shì)。具體到SiC應(yīng)用方面，SiC肖特基二極管器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高端電源市場(chǎng)，包括PFC、光伏逆變器和高端家電變頻器。以科銳、英飛凌、羅姆等為代表的半導(dǎo)體SiC巨頭，正逐步推出SiC金屬一氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、雙極結(jié)型晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和絕緣柵雙極型晶體管等產(chǎn)品。

盡管我國(guó)開展SiC材料和器件方面的研究工作較晚，但仍有部分企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面初具規(guī)模。國(guó)內(nèi)比亞迪就在SiC方面進(jìn)行積極布局，并投入巨資入局。在即將于11月3-5日在深圳國(guó)際會(huì)展中心舉辦的慕尼黑華南電子展上，也將匯集諸多SiC領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)廠商進(jìn)行產(chǎn)品和技術(shù)展示。目前，比亞迪己經(jīng)成功研發(fā)了SiC MOSFET，包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT、MOSFET等。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪將在旗下的電動(dòng)車中實(shí)現(xiàn)SiC基車用功率半導(dǎo)體對(duì)硅基IUBT的全面替代。

泰科天潤(rùn)（展位號(hào)：10A66）可以提供多達(dá)四個(gè)電壓等級(jí)的SiC肖特基二極管，其中有針對(duì)普通應(yīng)用場(chǎng)合的650V/1200V電壓等級(jí)產(chǎn)品，以及針對(duì)于高壓應(yīng)用領(lǐng)域的1700V/3300V電壓等級(jí)產(chǎn)品。泰科天潤(rùn)650V/1200V電壓等級(jí)的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光伏、通信、電動(dòng)汽車等應(yīng)用領(lǐng)域，其1200V器件更是成為國(guó)內(nèi)率先由權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試并通過AEC-Q101車規(guī)認(rèn)證的產(chǎn)品。此外公司的高電壓的1700V/3300V電壓等級(jí)產(chǎn)品也同樣成熟，1700V碳化硅肖特基二極管產(chǎn)品型號(hào)齊全，也是同行中極少數(shù)可以批量供貨3300V碳化硅產(chǎn)品的功率半導(dǎo)體器件廠商。

圖源泰科天潤(rùn)

瀚薪科技（展位號(hào)：10K26）作為少有的整合型碳化硅功率器件技術(shù)開發(fā)廠商，所生產(chǎn)的SiC MOSFET能夠達(dá)到650V/1200V/1700V三種電壓等級(jí)要求，在各類電源供應(yīng)器、太陽光伏逆變器、新能源車等高效率電力電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。其獨(dú)創(chuàng)的整合型碳化硅JMOSFET (JBS integrated SiC MOSFET; SiC JMOSFET)結(jié)構(gòu)技術(shù)透過電路設(shè)計(jì)的方式，成功將1700V碳化硅肖特基二極管(Junction Barrier Schottky; JBS)電路布局與金氧半場(chǎng)效晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)整合為單一芯片，成功改善了碳化硅材料長(zhǎng)期加壓致使外延雙載子劣化衰退(Bipolar Degradation)的問題。

除此之外，里陽半導(dǎo)體（展位號(hào)：10H23）、揚(yáng)杰科技等也是國(guó)內(nèi)SiC功率器件產(chǎn)業(yè)的佼佼者。前者通過組建專業(yè)的功率半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)線及產(chǎn)品封測(cè)線，將芯片研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)融合為一體，能夠提供多種封裝型號(hào)的高性能650V/1200V電壓等級(jí)SiC二極管/MOSFET產(chǎn)品；后者作為功率器件領(lǐng)域的后起之秀，依托“內(nèi)生+外延”的發(fā)展路徑，持續(xù)推進(jìn)第三代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅項(xiàng)目的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

結(jié)語

近年來，萬物互聯(lián)的呼聲越來越高，以汽車、高鐵為代表的交通工具，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源領(lǐng)域，以手機(jī)為代表的通信設(shè)備，以電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱為代表的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，都在不斷提高電子化水平，其中又以新能源汽車的高度電子化最為引人注目；與此同時(shí)，工業(yè)、電網(wǎng)等傳統(tǒng)行業(yè)也在加速電子化進(jìn)程。在中美貿(mào)摩擦升級(jí)的大背景下，本土功率半導(dǎo)體企業(yè)正積極邁進(jìn)，積蓄實(shí)力、加快實(shí)現(xiàn)行業(yè)的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程，在即將到來的首屆慕尼黑華南電子展上，也將有更多的優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)SiC功率器件產(chǎn)品和解決方案登場(chǎng)，讓我們拭目以待！

以上內(nèi)容來源于：半導(dǎo)體行業(yè)觀察、與非網(wǎng)等。

原文標(biāo)題：打破固有印象，看國(guó)產(chǎn)SiC功率器件如何實(shí)現(xiàn)“將本增壓”！

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