SiC材料的進(jìn)擊路 從國產(chǎn)工規(guī)級碳化硅(SiC)MOSFET的發(fā)布談起

東方衛(wèi)視相關(guān)報道視頻截圖

上海瞻芯電子也成為國內(nèi)首家掌握6英寸SiC MOSFET工藝以及SiC MOSFET驅(qū)動芯片的公司。

據(jù)報道，這款國產(chǎn)6英寸SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品將主要應(yīng)用于新能源車、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)。據(jù)上海瞻芯電子相關(guān)人員介紹，新能源汽車如果采用SiC MOSFET作為電驅(qū)動，續(xù)航里程可以有5%-10%的提升。此外，應(yīng)用了SiC 工藝器件的光伏逆變器，效率也可以獲得非常大的提升，同時能耗還能降低50%。

SiC MOSFET是SiC功率器件的一種，它具有理想的柵極電阻、高速的開關(guān)性能、低導(dǎo)通電阻和高穩(wěn)定性，是300V以下功率器件的首選。相較于Si IGBT，SiC MOSFET能夠承受相當(dāng)高的阻斷電壓，此外，IGBT是雙極型器件，在關(guān)斷時存在拖尾電流，造成比較大的關(guān)斷損耗，而SiC MOSFET是單極器件，不存在IGBT的拖尾電流問題。

SiC MOSFET具有如此多的優(yōu)勢，主要有賴于第三代半導(dǎo)體材料之一——SiC的助力。

第三代半導(dǎo)體材料之一

SiC的前世今生

SiC材料被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有百余年的歷史，而研究將其應(yīng)用于功率電子領(lǐng)域則只有一二十年的歷史。目前，現(xiàn)代電子技術(shù)對半導(dǎo)體材料提出了高溫、高功率、高壓、高頻等‘高’要求，而以硅（Si）為代表的第一代半導(dǎo)體材料的制備和工藝已臻于完美，硅基器件的設(shè)計開發(fā)經(jīng)過了多次優(yōu)化，正逐漸接近硅材料的極限。而相較于傳統(tǒng)的Si材料，SiC材料擁有耐高溫、耐高壓性質(zhì)，從而能獲得更高的功率密度和能源效率。此外，SiC還擁有較高的載流子遷移率，能夠提供較高的電流密度，所以它是制造功率器件的理想選擇。

雖然SiC MOSFET擁有諸多優(yōu)勢，但目前其在制作工藝上還面臨著一些挑戰(zhàn)，如歐姆接觸制作以及耐溫配套材料，以及其對摻雜工藝也有特殊需求。目前SiC的工藝技術(shù)還主要掌握在國外產(chǎn)商的手里，如德國英飛凌（Infineon）、日本羅姆（ROHM）以及美國科銳（Cree）等。

爭相布局 SiC市場加快啟動

國內(nèi)SiC廠商如泰科天潤、揚杰科技、廈門芯光潤澤科技以及之前提到的上海瞻芯電子等，還都處于第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)階段。

其中，泰科天潤目前的主要產(chǎn)品以SiC肖特基二極管為主，并建成了國內(nèi)首條碳化硅器件生產(chǎn)線；揚杰科技目前已有4個SiC肖特基模塊，公司也在積極自主研發(fā)SiC芯片和器件等；廈門芯光潤澤科技是專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅功率器件與模塊研發(fā)制造的高新科技型企業(yè)，目前其主要SiC產(chǎn)品為SiC二極管。而上海瞻芯電子剛剛發(fā)布首款SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品，已經(jīng)是國內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域的一大突破。

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Yole的預(yù)測，到2023年SiC功率器件的市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到14億美元，主要增長來自于汽車，尤其是電動汽車領(lǐng)域。而不斷增長的市場需求勢必會推動第三代半導(dǎo)體材料，尤其是SiC的發(fā)展。

圖源：青桐資本

過去幾年，國內(nèi)廠商也都在積極布局SiC市場，諸多相關(guān)項目都紛紛上馬，目前國內(nèi)已經(jīng)初步建立了相對完整的SiC產(chǎn)業(yè)鏈體系。但相對于國際產(chǎn)商，目前國內(nèi)公司自主研發(fā)的SiC工藝和產(chǎn)品還存在較大差距，一個是初學(xué)步的嬰兒，另一個則已經(jīng)朝氣蓬勃。

此次，希望以上海瞻芯電子發(fā)布的首款自主研發(fā)6英寸SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品為起點，國內(nèi)的SiC功率器件廠商能夠不斷突破、不斷追趕，一步一個腳印，踏踏實實走好每一步，努力縮短與國際領(lǐng)先水平之間的差距，相信終會有齊頭并進(jìn)的一天。