隨著電力電子變換系統(tǒng)對于效率和體積提出更高的要求，SiC（碳化硅）將會是越來越合適的半導(dǎo)體器件。尤其針對光伏逆變器和UPS應(yīng)用，SiC器件是實(shí)現(xiàn)其高功率密度的一種非常有效的手段。由于SiC相對于Si的一些獨(dú)特性，對于SiC技術(shù)的研究，可以追溯到上世界70年代。簡單來說，SiC主要在以下3個方面具有明顯的優(yōu)勢:擊穿電壓強(qiáng)度高（10倍于Si）更寬的能帶隙（3倍于Si）熱導(dǎo)率高（3倍于Si）這些特性使得SiC器件更適合應(yīng)用在高功率密度、高開關(guān)頻率的場合。當(dāng)然，這些特性也使得大規(guī)模生產(chǎn)面臨一些障礙，直到2000年初單晶SiC晶片出現(xiàn)才開始逐步量產(chǎn)。目前標(biāo)準(zhǔn)的是4英寸晶片，但是接下來6英寸晶片也要誕生，這會導(dǎo)致成本有顯著的下降。而相比之下，當(dāng)今12英寸的Si晶片已經(jīng)很普遍，如果預(yù)測沒有問題的話，接下來4到5年的時間18英寸的Si晶片也會出現(xiàn)。Cree在SiC襯底制備方面具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，它的產(chǎn)品是業(yè)界的風(fēng)向標(biāo)，**了需求的發(fā)展方向。鄭州碳化硅襯底6寸

不同的SiC多型體在半導(dǎo)體特性方面表現(xiàn)出各自的特性。利用SiC的這一特點(diǎn)可以制作SiC不同多型體間晶格完全匹配的異質(zhì)復(fù)合結(jié)構(gòu)和超晶格，從而獲得性能較好的器件．其中6H-SiC結(jié)構(gòu)**為穩(wěn)定，適用于制造光電子器件：p-SiC比6H-SiC活潑，其電子遷移率比較高，飽和電子漂移速度**快，擊穿電場**強(qiáng)，較適宜于制造高溫、大功率、高頻器件，及其它薄膜材料(如A1N、GaN、金剛石等)的襯底和X射線的掩膜等。而且，β-SiC薄膜能在同屬立方晶系的Si襯底上生長，而Si襯底由于其面積大、質(zhì)量高、價格低，可與Si的平面工藝相兼容，所以后續(xù)PECVD制備的SiC薄膜主要是β-SiC薄膜[2]。遼寧碳化硅襯底6寸在碳化硅襯底上外延生長石墨烯，可望制造高性能的石墨烯集成電路。

    為何半絕緣型與導(dǎo)電型碳化硅襯底技術(shù)壁壘都比較高？PVT方法中SiC粉料純度對晶片質(zhì)量具有較大影響。粉料中一般含有極微量的氮（N），硼（B）、鋁（Al）、鐵（Fe）等雜質(zhì)，其中氮是n型摻雜劑，在碳化硅中產(chǎn)生游離的電子，硼、鋁是p型摻雜劑，產(chǎn)生游離的空穴。為了制備n型導(dǎo)電碳化硅晶片，在生長時需要通入氮?dú)猓屗a(chǎn)生的一部分電子中和掉硼、鋁產(chǎn)生的空穴（即補(bǔ)償），另外的游離電子使碳化硅表現(xiàn)為n型導(dǎo)電。為了制備高阻不導(dǎo)電的碳化硅（半絕緣型），在生長時需要加入釩（V）雜質(zhì)，釩既可以產(chǎn)生電子，也可以產(chǎn)生空穴，讓它產(chǎn)生的電子中和掉硼、鋁產(chǎn)生的空穴（即補(bǔ)償），它產(chǎn)生的空穴中和掉氮產(chǎn)生的電子，所以所生長的碳化硅幾乎沒有游離的電子、空穴，形成高阻不導(dǎo)電的晶片（半絕緣型）。摻釩工藝復(fù)雜，所以半絕緣碳化硅很難制備，成本很高。近年來也出現(xiàn)了通過點(diǎn)缺陷來實(shí)現(xiàn)高阻半絕緣碳化硅的方法。p型導(dǎo)電碳化硅也不容易制備，特別是低阻的p型碳化硅更不容易制備。

設(shè)備制造商之間的一場大戰(zhàn)正在牽引逆變器領(lǐng)域展開，尤其是純電池電動汽車。一般來說，混合動力車正朝著48伏電池的方向發(fā)展。對于動力發(fā)明家來說，SiC對于混合動力車來說通常太貴了，盡管有例外。與混合動力一樣，純電池電動汽車由牽引逆變器組成。高壓母線將逆變器連接到蓄電池和電機(jī)。電池為汽車提供能量。驅(qū)動車輛的電機(jī)有三個接頭或電線。這三個連接延伸至牽引逆變器，然后連接至逆變器模塊內(nèi)的六個開關(guān)。每個開關(guān)實(shí)際上都是一個功率半導(dǎo)體，在系統(tǒng)中用作電開關(guān)。對于開關(guān)，現(xiàn)有的技術(shù)是IGBT。因此，牽引逆變器可能由六個額定電壓為1200伏的IGBT組成。SiC具有高溫強(qiáng)度大、抗氧化性強(qiáng)、耐磨損性好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度高以及抗熱震。

相同規(guī)格的碳化硅基MOSFET與硅基MOSFET相比，其尺寸可大幅減小至原來的1/10，導(dǎo)通電阻可至少降低至原來的1/100。相同規(guī)格的碳化硅基MOSFET較硅基IGBT的總能量損耗可降低70%。碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨(dú)特優(yōu)勢，將極大提高現(xiàn)有使用硅基功率器件的能源轉(zhuǎn)換效率，未來將主要應(yīng)用領(lǐng)域有電動汽車/充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等。市場空間：據(jù) Yole 統(tǒng)計，2020 年 SiC 碳化硅功率器件市場規(guī)模約 7.1 億美元，預(yù)計 2026 年將增長至 45 億美元，2020-2026 年 CAGR 近 36%。其中，新能源汽車是 SiC 功率器件下游重要的應(yīng)用市場,預(yù)計需求于 2023 年開始快速爆發(fā)。SiC單晶生長經(jīng)歷了3個階段，即Acheson法、Lely法、改良Lely法。浙江碳化硅襯底進(jìn)口sic

SiC材料具有良好的電學(xué)特性和力學(xué)特性，是一種非常理想的可適應(yīng)諸多惡劣環(huán)境的半導(dǎo)體材料。鄭州碳化硅襯底6寸

半導(dǎo)體材料是碳化硅相當(dāng)有前景的應(yīng)用領(lǐng)域之一，碳化硅是目前發(fā)展成熟的第三代半導(dǎo)體材料。隨著生產(chǎn)成本的降低，SiC半導(dǎo)體正在逐步取代一、二代半導(dǎo)體。碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括碳化硅高純粉料、單晶襯底、外延片、功率器件、模塊封裝和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。在第三代半導(dǎo)體應(yīng)用中，碳化硅半導(dǎo)體的優(yōu)勢在于可與氮化鎵半導(dǎo)體互補(bǔ)，氮化鎵半導(dǎo)體材料的市場應(yīng)用領(lǐng)域集中在1000V以下，偏向中低電壓范圍，目前商業(yè)碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)品電壓等級為600~1700V。由于SiC器件高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性和輕量化等優(yōu)勢，下業(yè)需求持續(xù)增加，有取代SiO2器件的趨勢。鄭州碳化硅襯底6寸

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