隨著電動汽車、可再生能源系統和高性能計算等新興技術將傳統硅技術推向極限，材料科學正在不斷發展以滿足新的性能需求。功率半導體技術面臨著在多樣化嚴苛應用中實現更高電壓運行、更優熱管理和更高能效的壓力。

2024年，碳化硅功率電子領域取得多項重大進展，這一趨勢持續至2025年。

Soitec的工程化碳化硅基板

在電子行業中，MOSFET、IGBT和肖特基二極管等開關器件是功率轉換應用的核心。得益于更優的電壓耐受、能效和工作溫度特性，碳化硅器件正快速成為這些應用的首選。但其高昂成本和生產挑戰限制了大規模應用。為此，Soitec在2024年APEC大會上推出了新型碳化硅基板。

該技術基于Soitec的Smart Cut工藝，通過將可重復使用的薄供體晶圓鍵合到高摻雜聚碳化硅(pSiC)載具晶圓上，形成高質量碳化硅器件層。其創新優勢包括：通過重復使用供體晶圓和低能耗化學氣相沉積法生產pSiC，實現二氧化碳排放量最高降低四倍;新型pSiC基板電阻顯著降低(2 mΩ-cm vs傳統15-20 mΩ-cm)，有效提升功率MOSFET和二極管性能;省去背接觸工藝中的激光退火環節，簡化制程的同時改善基板平整度，提升良率和可靠性。

SICC的碳化硅突破

在electronica 2024展會上，SICC展示了多項行業首創技術：

半導體依賴高度有序的晶格結構實現可控電子遷移。周期性原子排列形成的電子能帶結構決定了帶隙、載流子遷移率和導電性等關鍵特性。其中晶體純度與結構完整性對電荷傳輸效率至關重要，晶格缺陷會顯著影響器件的電、熱、機械性能。

針對碳化硅晶體制備難題，SICC開發出150mm和200mm基板，實現接近零的螺紋位錯密度與極低基面位錯密度，大幅提升器件良率。更值得關注的是，該公司展示了業界首個300mm N型碳化硅基板，創下化合物半導體領域最大尺寸記錄。

此外，SICC宣布其半絕緣基板實現零微管密度(MPD)突破。通過精密晶體生長工藝，該技術將優化碳化硅在高頻射頻器件中的應用。

碳化硅的未來展望

碳化硅技術正成為應對高性能與可持續電子需求的關鍵方案，2025年或將成為其應用的重要里程碑。隨著電動汽車、清潔能源和先進電力系統對材料性能提出超越硅極限的要求，碳化硅在缺陷控制、大尺寸基板和規模化制造方面的突破，將推動電子行業進入高效可靠的新紀元。