[導讀]具有優(yōu)異特性的“第三代半導體材料”碳化硅 （SiC） 相比傳統(tǒng)硅材料，因具有良好的帶隙、擊穿場強、高熱導率、高電子遷移率、高飽和電子漂移速度而被制為SiC MOSFET和SiC二極體，大面積應(yīng)用于汽車和工業(yè)市場。 ? 圖：Si、GaAS、GaN和SiC半導體材料特性對比 ?
具有優(yōu)異特性的“第三代半導體材料”碳化硅
（SiC）
相比傳統(tǒng)硅材料，因具有良好的帶隙、擊穿場強、高熱導率、高電子遷移率、高飽和電子漂移速度而被制為SiC MOSFET和SiC二極體，大面積應(yīng)用于汽車和工業(yè)市場。
圖：Si、GaAS、GaN和SiC半導體材料特性對比
同被稱為第三代半導體材料的氮化鎵
（GaN）
因其特性，多被用于650V以下的中低壓功率器件及射頻和光電領(lǐng)域，而碳化硅
（SiC）
則主要用在650V以上的高壓功率器件領(lǐng)域。
利用碳化硅器件可以明顯獲得小型輕量，高能效和驅(qū)動力強的系統(tǒng)性能。經(jīng)過研究和長期的市場認證，利用碳化硅材料的特性優(yōu)勢，不僅可以縮小模塊的體積的50%以上，減少電子轉(zhuǎn)換損耗80%以上，還可全面降低綜合成本。
圖：碳化硅功率半導體器件相較于硅基功率器件優(yōu)勢
據(jù)Yole稱，碳化硅功率半導體市場預計將達到15億美元，另據(jù)IHS數(shù)據(jù)，碳化硅市場總量在2025年將有望達到30億美元這一規(guī)模。
隨著汽車和工業(yè)市場的不斷增速，碳化硅市場“瘋狂生長”。據(jù)悉，安森美半導體的市場份額增長極快，2019年成為了排名第五的碳化硅供應(yīng)商，而這家廠商的愿景是在2025年躋身前三甲。
安森美半導體（ON Semiconductor）寬禁帶產(chǎn)品線經(jīng)理Brandon Becker
告訴記者，安森美半導體在汽車和工業(yè)應(yīng)用方面取得了許多成就。他強調(diào)，安森美半導體在全球電源行業(yè)中排名第二，因此與客戶互動，使碳化硅(SiC)產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，包括但不限于電動汽車、逆變器、充電器、可再生能源、渦輪機、鐵路、醫(yī)療、建筑、電器、照明等。
圖：安森美半導體寬禁帶產(chǎn)品線經(jīng)理Brandon Becker
他表示，取得如此優(yōu)異的成就源于安森美半導體所具有的多重優(yōu)勢：首先，器件性能和質(zhì)量均堅固耐用，并符合AECQ101規(guī)格；其次，安森美半導體的供應(yīng)鏈是無與倫比的，從基板到封裝或模塊均為自產(chǎn)；第三，擁有才華橫溢、多元化的開發(fā)團隊，推動著SiC性能的極限。
據(jù)了解，安森美半導體提供大范圍的SiC MOSFET和SiC二極體，并推出了多代技術(shù)的產(chǎn)品。我們的所有器件都符合汽車標準，因此工業(yè)市場真正能同時獲得最佳品質(zhì)的器件。
在二極管方面，安森美半導體自2016年開始，便發(fā)布了650V和1200V二極管產(chǎn)品組合，并在2019年7月首次發(fā)布1700V二極管產(chǎn)品組合。
在MOSFET方面，安森美半導體在2018年12月發(fā)布了初代1200V產(chǎn)品，650V/750V/1700V產(chǎn)品現(xiàn)均已提供樣品，將在今年發(fā)布。
● 650 V SiC MOSFET (現(xiàn)提供樣品，2020年發(fā)布)
● 750 V SiC MOSFET (現(xiàn)提供樣品，2020年發(fā)布)
● 1700 V SiC MOSFET (現(xiàn)提供樣品，2020年發(fā)布)
在過去碳化硅晶圓還停留在4英寸基板時，晶圓短缺和價格高昂一直是碳化硅之前難啃的“硬骨頭”，目前市場已逐步從4英寸轉(zhuǎn)向6英寸。
據(jù)Yole預測數(shù)據(jù)顯示，在2017年4英寸導通型碳化硅晶圓市場就接近10萬片，而6英寸碳化硅晶圓則只有1.5萬片；在2020年4英寸碳化硅晶圓仍然保持原有水平，而6英寸晶圓市場需求已超過8萬片，并將在2030年逐步超越4英寸晶圓。
另外，擁有更高頻率和高電阻的半絕緣碳化硅晶圓亦是如此。在2017年4英寸的需求量在4萬片左右，而到2020年4英寸的需求量將保持不變，6英寸半絕緣襯底市場迅速提升到4-5萬片。
那么在晶圓產(chǎn)能方面，安森美半導體處在什么狀態(tài)呢？Brandon Becker
告訴記者，安森美半導體每年的產(chǎn)能都在翻番，以領(lǐng)先于客戶的進度計劃量。
如此產(chǎn)能下，價格必然可以快速下降，究其原因Brandon Becker坦言，主要在于三個關(guān)鍵點：(1)基板質(zhì)量在提高，帶來更好的芯片良率；(2)更多的基板供應(yīng)商達到了生產(chǎn)質(zhì)量；(3)客戶的采用率在增加，推動了更高的產(chǎn)量。
值得一提的是，在2020年3月19日，安森美半導體與美商GT Advanced Technologies
（GTAT）
宣布執(zhí)行一項為期五年、潛在價值5000萬美元的協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，GTAT 將為推動節(jié)能創(chuàng)新的全球領(lǐng)導者安森美半導體生產(chǎn)和供應(yīng) CrystX? 碳化硅
（SiC）
材料
[筆者注：GTAT專有的150mm（6英寸）SiC晶體]
，用于高增長市場和應(yīng)用。
另外，科銳
（CREE）
與安森美半導體也于去年8月簽署多年協(xié)議，將向安森美半導體供應(yīng)價值8500萬美元的先進150mm
（6英寸）
碳化硅裸片和外延片。
在如此充足的材料和裸片的保障下，加之安森美半導體40余年的大批晶圓生產(chǎn)經(jīng)驗，不僅保證了充足的市場供應(yīng)，也能夠引領(lǐng)器件性價比的提升。
此前，安森美半導體低壓金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管高級董事兼總經(jīng)理Bret Zahn曾表示，碳化硅市場下一步關(guān)鍵是實現(xiàn)IGBT成本平價。加速成本平價及更低的關(guān)鍵是完全垂直整合，因此，實現(xiàn)完全垂直整合也是安森美半導體的目標之一。
不過，雖說碳化硅的單器件成本的確高于傳統(tǒng)硅器件，但從整體系統(tǒng)成本來說碳化硅仍然比硅器件更具“系統(tǒng)級”成本優(yōu)勢，這主要歸功于碳化硅的高能效以及低發(fā)熱下使用壽命的減少。
Bret Zahn強調(diào)，碳化硅已為許多汽車應(yīng)用提供了“系統(tǒng)級”成本效益，一旦碳化硅可以在器件級實現(xiàn)與IGBT的成本平價，更高的效率結(jié)合更低的價格所帶來的優(yōu)勢必然可以牽引電動汽車市場的應(yīng)用。
這個不平凡的2020年，開局便迎來重大公共衛(wèi)生事件。Brandon Becker
表示，新冠病毒給全球市場帶來了嚴峻的沖擊，在這前所未有的時期，我們祝愿大家健康安全。
“對于安森美半導體來說，這是個真正的機會，因為當供應(yīng)鏈和材料保證被重視時，我們有內(nèi)部供應(yīng)能力，這在行業(yè)內(nèi)是獨一無二的。因為許多其他競爭對手都依賴外部的代工或封裝服務(wù)，其供應(yīng)鏈有不確定性。此外，我們還通過電話會議與客戶保持緊密聯(lián)系合作，遠程支持他們的設(shè)計需求。”
那么在這種考驗下，安森美半導體在汽車和工業(yè)業(yè)務(wù)原定目標能否實現(xiàn)？Brandon Becker
告訴記者，盡管新冠病毒大流行擾亂了市場，但我們的業(yè)務(wù)被認為是必不可少的，在全球范圍內(nèi)都在非常嚴格的準則下運營。目前，即使員工在早期遇到困難，大家仍致力于實現(xiàn)這些項目，所以仍然看到業(yè)務(wù)和發(fā)展目標得以實現(xiàn)。
碳化硅整體市場逐步發(fā)展至今，安森美半導體認為，整個市場格局將是汽車約占60%的市場總量，其他40%來自一些不同的工業(yè)領(lǐng)域。Brandon Becker強調(diào)，碳化硅的未來在于模塊，并將離開分立器件。模塊在功率密度、額定功率和熱性能等方面實現(xiàn)了應(yīng)用的最大差異化。
值得一提的是，安森美半導體在中國擁有龐大的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，擁有汽車和工業(yè)的專門碳化硅團隊。相信伴隨市場的腳步和安森美半導體強大的開發(fā)團隊和合作網(wǎng)絡(luò)，碳化硅器件的性價比會越來越高，相信未來的汽車和工業(yè)市場也將更加繁茂。
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