SiC材料的进击路 从国产工规级碳化硅(SiC)MOSFET的发布谈起

  据东方卫视报道，我国首款基于6英寸晶圆通过JEDEC(暨工规级)认证的1200V 80mohm碳化硅（SiC）MOSFET产品在上海正式发布。

  9月4日，一则 “我国将把全力发展第三代半导体产业写入‘十四五’规划”的消息引爆市场，引起第三代半导体概念股集体冲高涨停，场面十分壮观。不可置否，政策是最大的商机。2020年，新基建产业站在了风口上。在以5G、物联网、工业互联网等为代表的新基建主要领域中，第三代半导体承担着重要角色。

  近日，据东方卫视报道，我国首款基于6英寸晶圆通过JEDEC(暨工规级)认证的1200V 80mohm碳化硅（SiC）MOSFET产品在上海正式对外发布，该产品由上海瞻芯电子科技有限公司经过三年的深度研发和攻关而成，是首款在国内设计研发、国内6英寸生产线制造流片的碳化硅MOSFET，该产品的发布填补了国内在这一领域的空白。

  上海瞻芯电子也成为国内首家掌握6英寸SiC MOSFET工艺以及SiC MOSFET驱动芯片的公司。

  据报道，这款国产6英寸SiC MOSFET晶圆产品将主要使用在于新能源车、光伏发电等产业。据上海瞻芯电子有关人员介绍，新能源汽车如果采用SiC MOSFET作为电驱动，续航里程可以有5%-10%的提升。此外，应用了SiC 工艺器件的光伏逆变器，效率也能够得到非常大的提升，同时能耗还能降低50%。

  SiC MOSFET是SiC功率器件的一种，它具有理想的栅极电阻、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性，是300V以下功率器件的首选。相较于Si IGBT，SiC MOSFET可承受相当高的阻断电压，此外，IGBT是双极型器件，在关断时存在拖尾电流，造成比较大的关断损耗，而SiC MOSFET是单极器件，不存在IGBT的拖尾电流问题。

  SiC MOSFET具有如此多的优势，主要有赖于第三代半导体材料之一——SiC的助力。

  SiC材料被发现并应用于工业生产已有百余年的历史，而研究将其应用于功率电子领域则只有一二十年的历史。目前，现代电子技术对半导体材料提出了高温、高功率、高压、高频等‘高’要求，而以硅（Si）为代表的第一代半导体材料的制备和工艺已臻于完美，硅基器件的设计开发经过了多次优化，正逐渐接近硅材料的极限。而相较于传统的Si材料，SiC材料拥有耐高温、耐高压性质，从而能获得更高的功率密度和能源效率。此外，SiC还拥有较高的载流子迁移率，可提供较高的电流密度，所以它是制造功率器件的理想选择。

  虽然SiC MOSFET拥有诸多优势，但目前其在制作工艺上还面临着一些挑战，如欧姆接触制作以及耐温配套材料，以及其对掺杂工艺也有特殊需求。目前SiC的工艺技术还主要掌握在国外产商的手里，如德国英飞凌（Infineon）、日本罗姆（ROHM）以及美国科锐（Cree）等。

  国内SiC厂商如泰科天润、扬杰科技、厦门芯光润泽科技以及之前提到的上海瞻芯电子等，还都处于第三代半导体材料产品和技术的研发阶段。

  其中，泰科天润目前的基本的产品以SiC肖特基二极管为主，并建成了国内首条碳化硅器件生产线个SiC肖特基模块，公司也在积极自主研发SiC芯片和器件等；厦门芯光润泽科技是专门干第三代半导体碳化硅功率器件与模块研发制造的高新科技型企业，目前其主要SiC产品为SiC二极管。而上海瞻芯电子刚刚发布首款SiC MOSFET晶圆产品，已经是国内厂商在这一领域的一大突破。

  根据市场研究机构Yole的预测，到2023年SiC功率器件的市场规模预计将达到14亿美元，主要增长来自于汽车，尤其是电动汽车领域。而一直增长的市场需求势必会推动第三代半导体材料，尤其是SiC的发展。

  过去几年，国内厂商也都在积极布局SiC市场，诸多相关项目都纷纷上马，目前国内已经初步建立了相对完整的SiC产业链体系。但相对于国际产商，目前国内公司自主研发的SiC工艺和产品还存在比较大差距，一个是初学步的婴儿，另一个则已经朝气蓬勃。

  此次，希望以上海瞻芯电子发布的首款自主研发6英寸SiC MOSFET晶圆产品为起点，国内的SiC功率器件厂商能不断突破、不断追赶，一步一个脚印，踏踏实实走好每一步，努力缩短与国际领先水平之间的差距，相信终会有齐头并进的一天。