SiC材料的進(jìn)擊路 從國(guó)產(chǎn)工規(guī)級(jí)碳化硅(SiC)MOSFET的發(fā)布談起
據(jù)東方衛(wèi)視報(bào)道，我國(guó)首款基于6英寸晶圓通過JEDEC(暨工規(guī)級(jí))認(rèn)證的1200V 80mohm碳化硅（SiC）MOSFET產(chǎn)品在上海正式發(fā)布。9月4日，一則 “我國(guó)將把大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)寫入‘十四五’規(guī)劃”的消息引爆市場(chǎng)，引起第三代半導(dǎo)體概念股集體沖高漲停，場(chǎng)面十分壯觀。不可置否，政策是最大的商機(jī)。2020年，新基建產(chǎn)業(yè)站在了風(fēng)口上。在以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新基建主要領(lǐng)域中，第三代半導(dǎo)體承擔(dān)著重要角色。
國(guó)產(chǎn)工規(guī)級(jí)碳化硅(SiC)MOSFET發(fā)布
第三代半導(dǎo)體的進(jìn)擊
近日，據(jù)東方衛(wèi)視報(bào)道，我國(guó)首款基于6英寸晶圓通過JEDEC(暨工規(guī)級(jí))認(rèn)證的1200V 80mohm碳化硅（SiC）MOSFET產(chǎn)品在上海正式發(fā)布，該產(chǎn)品由上海瞻芯電子科技有限公司經(jīng)過三年的深度研發(fā)和攻關(guān)而成，是首款在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)研發(fā)、國(guó)內(nèi)6英寸生產(chǎn)線制造流片的碳化硅MOSFET，該產(chǎn)品的發(fā)布填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。
東方衛(wèi)視相關(guān)報(bào)道視頻截圖
上海瞻芯電子也成為國(guó)內(nèi)首家掌握6英寸SiC MOSFET工藝以及SiC MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的公司。
據(jù)報(bào)道，這款國(guó)產(chǎn)6英寸SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品將主要應(yīng)用于新能源車、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)。據(jù)上海瞻芯電子相關(guān)人員介紹，新能源汽車如果采用SiC MOSFET作為電驅(qū)動(dòng)，續(xù)航里程可以有5%-10%的提升。此外，應(yīng)用了SiC 工藝器件的光伏逆變器，效率也可以獲得非常大的提升，同時(shí)能耗還能降低50%。
SiC MOSFET是SiC功率器件的一種，它具有理想的柵極電阻、高速的開關(guān)性能、低導(dǎo)通電阻和高穩(wěn)定性，是300V以下功率器件的首選。相較于Si IGBT，SiC MOSFET能夠承受相當(dāng)高的阻斷電壓，此外，IGBT是雙極型器件，在關(guān)斷時(shí)存在拖尾電流，造成比較大的關(guān)斷損耗，而SiC MOSFET是單極器件，不存在IGBT的拖尾電流問題。
SiC MOSFET具有如此多的優(yōu)勢(shì)，主要有賴于第三代半導(dǎo)體材料之一——SiC的助力。
第三代半導(dǎo)體材料之一
SiC的前世今生
SiC材料被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有百余年的歷史，而研究將其應(yīng)用于功率電子領(lǐng)域則只有一二十年的歷史。目前，現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體材料提出了高溫、高功率、高壓、高頻等‘高’要求，而以硅（Si）為代表的第一代半導(dǎo)體材料的制備和工藝已臻于完美，硅基器件的設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)過了多次優(yōu)化，正逐漸接近硅材料的極限。而相較于傳統(tǒng)的Si材料，SiC材料擁有耐高溫、耐高壓性質(zhì)，從而能獲得更高的功率密度和能源效率。此外，SiC還擁有較高的載流子遷移率，能夠提供較高的電流密度，所以它是制造功率器件的理想選擇。
雖然SiC MOSFET擁有諸多優(yōu)勢(shì)，但目前其在制作工藝上還面臨著一些挑戰(zhàn)，如歐姆接觸制作以及耐溫配套材料，以及其對(duì)摻雜工藝也有特殊需求。目前SiC的工藝技術(shù)還主要掌握在國(guó)外產(chǎn)商的手里，如德國(guó)英飛凌（Infineon）、日本羅姆（ROHM）以及美國(guó)科銳（Cree）等。
爭(zhēng)相布局 SiC市場(chǎng)加快啟動(dòng)
國(guó)內(nèi)SiC廠商如泰科天潤(rùn)、揚(yáng)杰科技、廈門芯光潤(rùn)澤科技以及之前提到的上海瞻芯電子等，還都處于第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)階段。
其中，泰科天潤(rùn)目前的主要產(chǎn)品以SiC肖特基二極管為主，并建成了國(guó)內(nèi)首條碳化硅器件生產(chǎn)線；揚(yáng)杰科技目前已有4個(gè)SiC肖特基模塊，公司也在積極自主研發(fā)SiC芯片和器件等；廈門芯光潤(rùn)澤科技是專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅功率器件與模塊研發(fā)制造的高新科技型企業(yè)，目前其主要SiC產(chǎn)品為SiC二極管。而上海瞻芯電子剛剛發(fā)布首款SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品，已經(jīng)是國(guó)內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域的一大突破。
根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole的預(yù)測(cè)，到2023年SiC功率器件的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到14億美元，主要增長(zhǎng)來自于汽車，尤其是電動(dòng)汽車領(lǐng)域。而不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求勢(shì)必會(huì)推動(dòng)第三代半導(dǎo)體材料，尤其是SiC的發(fā)展。
圖源：青桐資本
過去幾年，國(guó)內(nèi)廠商也都在積極布局SiC市場(chǎng)，諸多相關(guān)項(xiàng)目都紛紛上馬，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)初步建立了相對(duì)完整的SiC產(chǎn)業(yè)鏈體系。但相對(duì)于國(guó)際產(chǎn)商，目前國(guó)內(nèi)公司自主研發(fā)的SiC工藝和產(chǎn)品還存在較大差距，一個(gè)是初學(xué)步的嬰兒，另一個(gè)則已經(jīng)朝氣蓬勃。
此次，希望以上海瞻芯電子發(fā)布的首款自主研發(fā)6英寸SiC MOSFET晶圓產(chǎn)品為起點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的SiC功率器件廠商能夠不斷突破、不斷追趕，一步一個(gè)腳印，踏踏實(shí)實(shí)走好每一步，努力縮短與國(guó)際領(lǐng)先水平之間的差距，相信終會(huì)有齊頭并進(jìn)的一天。
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