碳化硅（SiC）是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)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(fā)展，目前國際上已經(jīng)量產(chǎn)碳化硅（SiC）器件的廠商有ROHM、Infineon和Cree，近日消息，國內(nèi)比亞迪也已成功研發(fā)可用于電動(dòng)車的SiCMOSFET。

與Si功率器件相比，SiC功率器件的優(yōu)勢在哪里？SiC功率器件的市場空間有多大？前段時(shí)間，在2018年ROHM科技展的SiC功率器件研討會上，ROHM技術(shù)專家謝健佳先生表示，未來SiC功率器件在太陽能發(fā)電、數(shù)據(jù)中心服務(wù)站和新能源汽車（包括純電動(dòng)和混動(dòng)）等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用空間。

謝健佳先生將SiC和Si材料做了詳細(xì)對比，首先碳化硅的擊穿場強(qiáng)是硅的10倍，所以碳化硅可以做更高電壓的產(chǎn)品，或者說做更被損耗的產(chǎn)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(chǎn)品；第三碳化硅的熱傳導(dǎo)率、融點(diǎn)和禁帶間隙（eV）是硅的三倍。總結(jié)來說，就是碳化硅具有高溫、高頻和耐壓的特性。

從功率半導(dǎo)體的應(yīng)用分布來看，SiCMOSFET應(yīng)用在頻率和功率比較大的范圍，而SiMOSFET頻率可以很高，功率卻不大，SiIGBT功率很大，頻率卻不高，也就是說SiCMOSFET可以兼顧頻率和功率。

同是第三代半導(dǎo)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(gè)產(chǎn)品工作范圍在650V以下，在實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，最高也只能達(dá)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(yīng)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SiCMOSFET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?yàn)镈C/DC電源的頻率可以很高，所以碳化硅很有優(yōu)勢。

在研討會上，謝健佳先生介紹到，羅姆已經(jīng)開發(fā)出采用溝槽結(jié)構(gòu)的第3代SiCMOSFET，與第2代平面結(jié)構(gòu)相比，該器件實(shí)現(xiàn)了更低電阻的導(dǎo)通電阻，降低了所有設(shè)備的功率損失。針對產(chǎn)品緊缺的問題，謝健佳先生表示，公司正在建新工廠和產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2025的產(chǎn)能將是2017年的16倍。

碳化硅（SiC）器件雖然很多性能優(yōu)于硅基產(chǎn)品，然而其成本卻比硅基產(chǎn)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(shù)和產(chǎn)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(kuò)大，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)資料也預(yù)計(jì)，未來技術(shù)進(jìn)步將會推動(dòng)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(dǎo)體的市場主流產(chǎn)品。