碳化硅（SiC）何以还未能征服市场

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碳化硅（SiC）是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，世界各国对SiC的研究非常重视，纷纷投入大量的人力物力积极发展，目前国际上已经量产碳化硅（SiC）器件的厂商有ROHM、Infineon和Cree，近日消息，国内比亚迪也已成功研发可用于电动车的SiC MOSFET。

与Si功率器件相比，SiC功率器件的优势在哪里？SiC功率器件的市场空间有多大？前段时间，在2018年ROHM科技展的SiC功率器件研讨会上，ROHM技术专家谢健佳先生表示，未来SiC功率器件在太阳能发电、数据中心服务站和新能源汽车（包括纯电动和混动）等领域有很大的应用空间。

谢健佳先生将SiC和Si材料做了详细对比，首先碳化硅的击穿场强是硅的10倍，所以碳化硅可以做更高电压的产品，或者说做更被损耗的产品；其次碳化硅的电子饱和迁移速度是硅的10倍，可以用来做更高频率的产品；第三碳化硅的热传导率、融点和禁带间隙（eV）是硅的三倍。总结来说，就是碳化硅具有高温、高频和耐压的特性。

从功率半导体的应用分布来看，SiC MOSFET应用在频率和功率比较大的范围，而Si MOSFET频率可以很高，功率却不大，Si IGBT功率很大，频率却不高，也就是说SiC MOSFET可以兼顾频率和功率。

同是第三代半导体材料的氮化镓，与碳化硅相比，氮化镓的不够耐压，谢健佳先生介绍到，市面上有一个产品工作范围在650V以下，在实验室的时候，最高也只能达到1200V，但是碳化硅功率器件在650、1200、1700、3300、4500、6600V的电压下都可以工作，所以如果在650V电压以下范围的话，氮化镓可以应用在比碳化硅功率器件频率更高的场景上。

以5000W的DC/DC电源为例，谢健佳先生介绍到，从Si IGBT方案改成SiC MOSFET方案后，DC/DC电源体积缩小了1/7、重量减轻了1/5、输出功率从3kW到5kW，频率从25kHz变大到160kHz，因为DC/DC电源的频率可以很高，所以碳化硅很有优势。

在研讨会上，谢健佳先生介绍到，罗姆已经开发出采用沟槽结构的第3代SiC MOSFET，与第2代平面结构相比，该器件实现了更低电阻的导通电阻，降低了所有设备的功率损失。针对产品紧缺的问题，谢健佳先生表示，公司正在建新工厂和产线，预计2025的产能将是2017年的16倍。

碳化硅（SiC）器件虽然很多性能优于硅基产品，然而其成本却比硅基产品高，这也致使碳化硅（SiC）器件目前市场渗透率极低，想必在罗姆等厂商对技术和产能的投入下，未来碳化硅（SiC）器件的整体市场使用率将会逐渐扩大，相关研究机构资料也预计，未来技术进步将会推动碳化硅（SiC）成本快速下降，中长期来看碳化硅（SiC）器件将会是功率半导体的市场主流产品。

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