碳化硅（SiC）何以還未能征服市場

碳化硅（SiC）是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料，世界各國對SiC的研究非常重視，紛紛投入大量的人力物力積極發展，目前國際上已經量產碳化硅（SiC）器件的廠商有ROHM、Infineon和Cree，近日消息，國內比亞迪也已成功研發可用于電動車的SiCMOSFET。

與Si功率器件相比，SiC功率器件的優勢在哪里？SiC功率器件的市場空間有多大？前段時間，在2018年ROHM科技展的SiC功率器件研討會上，ROHM技術專家謝健佳先生表示，未來SiC功率器件在太陽能發電、數據中心服務站和新能源汽車（包括純電動和混動）等領域有很大的應用空間。

謝健佳先生將SiC和Si材料做了詳細對比，首先碳化硅的擊穿場強是硅的10倍，所以碳化硅可以做更高電壓的產品，或者說做更被損耗的產品；其次碳化硅的電子飽和遷移速度是硅的10倍，可以用來做更高頻率的產品；第三碳化硅的熱傳導率、融點和禁帶間隙（eV）是硅的三倍?？偨Y來說，就是碳化硅具有高溫、高頻和耐壓的特性。

從功率半導體的應用分布來看，SiC MOSFET應用在頻率和功率比較大的范圍，而Si MOSFET頻率可以很高，功率卻不大，Si IGBT功率很大，頻率卻不高，也就是說SiC MOSFET可以兼顧頻率和功率。

同是第三代半導體材料的氮化鎵，與碳化硅相比，氮化鎵的不夠耐壓，謝健佳先生介紹到，市面上有一個產品工作范圍在650V以下，在實驗室的時候，最高也只能達到1200V，但是碳化硅功率器件在650、1200、1700、3300、4500、6600V的電壓下都可以工作，所以如果在650V電壓以下范圍的話，氮化鎵可以應用在比碳化硅功率器件頻率更高的場景上。

以5000W的DC/DC電源為例，謝健佳先生介紹到，從SiIGBT方案改成SiC MOSFET方案后，DC/DC電源體積縮小了1/7、重量減輕了1/5、輸出功率從3kW到5kW，頻率從25kHz變大到160kHz，因為DC/DC電源的頻率可以很高，所以碳化硅很有優勢。

在研討會上，謝健佳先生介紹到，羅姆已經開發出采用溝槽結構的第3代SiC MOSFET，與第2代平面結構相比，該器件實現了更低電阻的導通電阻，降低了所有設備的功率損失。針對產品緊缺的問題，謝健佳先生表示，公司正在建新工廠和產線，預計2025的產能將是2017年的16倍。

碳化硅（SiC）器件雖然很多性能優于硅基產品，然而其成本卻比硅基產品高，這也致使碳化硅（SiC）器件目前市場滲透率極低，想必在ROHM等廠商對技術和產能的投入下，未來碳化硅（SiC）器件的整體市場使用率將會逐漸擴大，相關研究機構資料也預計，未來技術進步將會推動碳化硅（SiC）成本快速下降，中長期來看碳化硅（SiC）器件將會是功率半導體的市場主流產品。