SiC材料的進擊路 從國產工規級碳化矽(SiC)MOSFET的發布談起

本文來源：TechSugar。世界經理人經授權轉載

9月4日，一則 「我國將把大力發展第三代半導體產業寫入『十四五』規劃」的消息引爆市場，引起第三代半導體概念股集體衝高漲停，場面十分壯觀。不可置否，政策是最大的商機。2020年，新基建產業站在了風口上。在以5G、物聯網、工業網際網路等為代表的新基建主要領域中，第三代半導體承擔著重要角色。

國產工規級碳化矽(SiC)MOSFET發布 

第三代半導體的進擊

近日，據東方衛視報導，我國首款基於6英寸晶圓通過JEDEC(暨工規級)認證的1200V 80mohm碳化矽（SiC）MOSFET產品在上海正式發布，該產品由上海瞻芯電子科技有限公司經過三年的深度研發和攻關而成，是首款在國內設計研發、國內6英寸生產線製造流片的碳化矽MOSFET，該產品的發布填補了國內在這一領域的空白。

上海瞻芯電子也成為國內首家掌握6英寸SiC MOSFET工藝以及SiC MOSFET驅動晶片的公司。

據報導，這款國產6英寸SiC MOSFET晶圓產品將主要應用於新能源車、光伏發電等產業。據上海瞻芯電子相關人員介紹，新能源汽車如果採用SiC MOSFET作為電驅動，續航裡程可以有5%-10%的提升。此外，應用了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、高速的開關性能、低導通電阻和高穩定性，是300V以下功率器件的首選。相較於Si IGBT，SiC MOSFET能夠承受相當高的阻斷電壓，此外，IGBT是雙極型器件，在關斷時存在拖尾電流，造成比較大的關斷損耗，而SiC MOSFET是單極器件，不存在IGBT的拖尾電流問題。

SiC MOSFET具有如此多的優勢，主要有賴於第三代半導體材料之一——SiC的助力。

第三代半導體材料之一 

SiC的前世今生

SiC材料被發現並應用於工業生產已有百餘年的歷史，而研究將其應用於功率電子領域則只有一二十年的歷史。目前，現代電子技術對半導體材料提出了高溫、高功率、高壓、高頻等『高』要求，而以矽（Si）為代表的第一代半導體材料的製備和工藝已臻於完美，矽基器件的設計開發經過了多次優化，正逐漸接近矽材料的極限。而相較於傳統的Si材料，SiC材料擁有耐高溫、耐高壓性質，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，所以它是製造功率器件的理想選擇。

雖然SiC MOSFET擁有諸多優勢，但目前其在製作工藝上還面臨著一些挑戰，如歐姆接觸製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的工藝技術還主要掌握在國外產商的手裡，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SiC廠商如泰科天潤、揚傑科技、廈門芯光潤澤科技以及之前提到的上海瞻芯電子等，還都處於第三代半導體材料產品和技術的研發階段。

其中，泰科天潤目前的主要產品以SiC肖特基二極體為主，並建成了國內首條碳化矽器件生產線；揚傑科技目前已有4個SiC肖特基模塊，公司也在積極自主研發SiC晶片和器件等；廈門芯光潤澤科技是專業從事第三代半導體碳化矽功率器件與模塊研發製造的高新科技型企業，目前其主要SiC產品為SiC二極體。而上海瞻芯電子剛剛發布首款SiC MOSFET晶圓產品，已經是國內廠商在這一領域的一大突破。

根據市場研究機構Yole的預測，到2023年SiC功率器件的市場規模預計將達到14億美元，主要增長來自於汽車，尤其是電動汽車領域。而不斷增長的市場需求勢必會推動第三代半導體材料，尤其是SiC的發展。

過去幾年，國內廠商也都在積極布局SiC市場，諸多相關項目都紛紛上馬，目前國內已經初步建立了相對完整的SiC產業鏈體系。但相對於國際產商，目前國內公司自主研發的SiC工藝和產品還存在較大差距，一個是初學步的嬰兒，另一個則已經朝氣蓬勃。

此次，希望以上海瞻芯電子發布的首款自主研發6英寸SiC MOSFET晶圓產品為起點，國內的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，努力縮短與國際領先水平之間的差距，相信終會有齊頭並進的一天。