面對日益嚴(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，市場驅(qū)動力主要基于：
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里程是新能源汽車的一個重要賣點。
3. 開關(guān)電源
用于服務(wù)器、空調(diào)；效率會更高，節(jié)電可觀。
4. 重型電機、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。
美國 Cree公司早在2003年就率先推出碳化硅（SiC）產(chǎn)品，但當(dāng)時市場上并沒有很大的反響。2010年以后，業(yè)界才開始對碳化硅（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。
國內(nèi)對碳化硅（SiC）功率器件的研究始于20世紀(jì)末， 直到2014年，國內(nèi)的碳化硅（SiC）二極管實現(xiàn)了量產(chǎn)化，但還沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)，與國外的產(chǎn)業(yè)規(guī)模相比有很大差距。
目前，國內(nèi)實現(xiàn)碳化硅（SiC）功率器件量產(chǎn)的只有泰科天潤半導(dǎo)體科技(北京)有限公司，其量產(chǎn)的肖特基二極管600～1700V系列各項指標(biāo)均已達到國際先進水平。
2014年全球碳化硅（SiC）功率器件的市場規(guī)模為1.2億美元，相較硅功率器件的150億美元市場，碳化硅（SiC）功率器件市場還很小，還不到硅（Si）功率器件的10%。
根據(jù)市場分析公司預(yù)計，碳化硅（SiC）功率器件的市場未來將保持18%的年增長速度，到2020年時可望達到3億美元以上的產(chǎn)值（圖1），說明市場對這一器件的接受度正進入加速階段。
圖1： 2014-2020年碳化硅（SiC）功率器件市場產(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)模進入市場的主要原因是價格昂貴，一般是同類硅（Si）產(chǎn)品的5-6倍。
為了降低成本，需要二個方面的改進。
1.開發(fā)上，晶圓做得更大，晶圓越大，每個晶圓上可以取得的die/chip也就越多，浪費的地方也會越少；但這需時日攻克工藝難關(guān)。
碳化硅（SiC）材料較傳統(tǒng)硅材料硬度要大，晶圓尺寸進一步擴大時工藝技術(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)時間很長，因為SiC是Si加上C，生產(chǎn)時間大約是普通Si的6倍。
預(yù)計在2017年左右，隨著碳化硅（SiC）產(chǎn)品良率的大幅度提升，其價格也將下降，那時碳化硅（SiC）功率器件可能會實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。 |
