面對(duì)日益嚴(yán)苛的能效要求，節(jié)能減碳已成為現(xiàn)今電子產(chǎn)品不可忽略的重要環(huán)節(jié)；傳統(tǒng)以硅為材料的功率半導(dǎo)體，正逐漸面臨發(fā)展瓶頸，而具有比硅更低導(dǎo)通電阻及更高切換速度的碳化硅（SiC）功率器件以其優(yōu)異的高耐壓、低損耗、高導(dǎo)熱率等優(yōu)異性能，有效實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化。
碳化硅（SiC）功率器件的能量損耗只有硅（Si）器件的功率50%，發(fā)熱量也只有硅（Si）器件的50%；且有更高的電流密度。在相同功率等級(jí)下，碳化硅（SiC）功率模塊的體積顯著小于硅（Si）功率模塊,以智能功率模塊(Intelligent Power Module，IPM)為例，利用碳化硅（SiC）功率器件，其模塊體積可縮小至硅（Si）功率模塊的1/3～2/3。
碳化硅（SiC）功率器件前景亮麗，市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力主要基于：
1． 太陽能的PV(光伏)逆變器
主要提高電源的轉(zhuǎn)換效率。
2． 新能源汽車(EV/HEV)
充一次電可以跑更長(zhǎng)里程是新能源汽車的一個(gè)重要賣點(diǎn)。
3. 開關(guān)電源
用于服務(wù)器、空調(diào)；效率會(huì)更高，節(jié)電可觀。
4. 重型電機(jī)、工業(yè)設(shè)備
主要是用在高頻電源的轉(zhuǎn)換器上，可以帶來高效率、大功率、高頻率的優(yōu)勢(shì)。
美國(guó) Cree公司早在2003年就率先推出碳化硅（SiC）產(chǎn)品，但當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上并沒有很大的反響。2010年以后，業(yè)界才開始對(duì)碳化硅（SiC）功率產(chǎn)品真正關(guān)心，一些廠家如Cree、Rohm、Infineon、ST、Microsemi陸續(xù)推出了相關(guān)產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)對(duì)碳化硅（SiC）功率器件的研究始于20世紀(jì)末， 直到2014年，國(guó)內(nèi)的碳化硅（SiC）二極管實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化，但還沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)，與國(guó)外的產(chǎn)業(yè)規(guī)模相比有很大差距。
目前，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳化硅（SiC）功率器件量產(chǎn)的只有泰科天潤(rùn)半導(dǎo)體科技(北京)有限公司，其量產(chǎn)的肖特基二極管600～1700V系列各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
2014年全球碳化硅（SiC）功率器件的市場(chǎng)規(guī)模為1.2億美元，相較硅功率器件的150億美元市場(chǎng)，碳化硅（SiC）功率器件市場(chǎng)還很小，還不到硅（Si）功率器件的10%。
根據(jù)市場(chǎng)分析公司預(yù)計(jì)，碳化硅（SiC）功率器件的市場(chǎng)未來將保持18%的年增長(zhǎng)速度，到2020年時(shí)可望達(dá)到3億美元以上的產(chǎn)值（圖1），說明市場(chǎng)對(duì)這一器件的接受度正進(jìn)入加速階段。
圖1： 2014-2020年碳化硅（SiC）功率器件市場(chǎng)產(chǎn)值
受制于制造成本和產(chǎn)品良率影響，目前阻礙碳化硅（SiC）功率器件大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)的主要原因是價(jià)格昂貴，一般是同類硅（Si）產(chǎn)品的5-6倍。
為了降低成本，需要二個(gè)方面的改進(jìn)。
1.開發(fā)上，晶圓做得更大，晶圓越大，每個(gè)晶圓上可以取得的die/chip也就越多，浪費(fèi)的地方也會(huì)越少；但這需時(shí)日攻克工藝難關(guān)。
碳化硅（SiC）材料較傳統(tǒng)硅材料硬度要大，晶圓尺寸進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)工藝技術(shù)目前還很難控制�，F(xiàn)在SiC產(chǎn)品的晶圓尺寸只能做到6英寸；相較目前大部分硅（Si）功率器件都已經(jīng)向12英寸晶圓遷移的進(jìn)度，碳化硅（SiC）功率器件肯定有些落后了，而這也將限制其成本控制的步伐。
針對(duì)SiC材料硬度的優(yōu)化已成為業(yè)界重要課題，就像當(dāng)年真空管向硅材料的過渡一樣，任何一種新材料都要經(jīng)歷 一個(gè)優(yōu)化到成熟的過程，相信通過業(yè)界的努力，SiC材料將成為一種成熟的主流的功率器件材料。
2.提高工廠的生產(chǎn)效率，碳化硅（SiC）的生產(chǎn)時(shí)間很長(zhǎng)，因?yàn)镾iC是Si加上C，生產(chǎn)時(shí)間大約是普通Si的6倍。
預(yù)計(jì)在2017年左右，隨著碳化硅（SiC）產(chǎn)品良率的大幅度提升，其價(jià)格也將下降，那時(shí)碳化硅（SiC）功率器件可能會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。 |
