隨著人口激增加之城市化進程加快，氣候及資源緊缺問題日益嚴峻。與此同時，數字化轉型帶來更大的運算量和數據處理。更加高效地利用能源成為社會發展的迫切需求。

正因為此，以SiC為代表的第三代半導體大功率電力電子器件成為行業重點關注的方向。據了解，SiC材料具有眾多優異的物理性質，如禁帶寬度大（接近于Si的3倍）、器件極限工作溫度高（可以高達600℃）、臨界擊穿電場強度大（是Si的10倍）、熱導率高（超過Si的3倍）等，被認為是用于高電壓、高頻率功率器件的理想材料。

行業巨頭加緊布局 SiC時代已經到來

雖然擁有眾多優勢，但是SiC材料并不是一項全新技術。其實早在20世紀60年代SiC器件已經引起了人們的興趣。相對于Si基半導體材料成熟的產業鏈，SiC材料產業鏈需要全新的布局，在外延生長、生產設備、可靠性、缺陷密度、成本等方面都面臨著巨大挑戰，這也是SiC并未大規模應用的主要原因。

自2016年以來，業內關于SiC材料的討論又迎來了新一輪高潮。

從技術節點來看，以英飛凌、科銳、羅姆、意法半導體等為代表的企業已經先后解決SiC器件良率問題，并成功推出了各類器件及模塊，并在光伏及電源領域取得了成功應用。

在產能方面，包括科銳、新日鐵住金、SiCrystal等上游晶圓供應商，在2014年先后實現了6英寸晶圓量產供貨。基于晶圓外延工藝的持續改進，加之6英寸上游晶圓開始放量供貨，為SiC器件的大規模應用奠定了基礎。

在企業布局方面，2016年英飛凌以8.5億美元收購了總部位于美國北卡羅萊納州的Cree公司旗下wolfspeed資產。wolfspeed是業內唯一可以提供SiC功率和GaN射頻方案最廣泛產品線的公司。通過此次收購，英飛凌進一步完善了在SiC技術方面布局。另一方面，英飛凌與科銳已經簽署戰略性長期供貨協議，保證了SiC器件上游晶圓產能供應。目前，已經推出CoolSiC? MOSFET、CoolSiC? 肖特基二極管、CoolSiC?MOSFET柵極驅動IC產品。

基于技術和產能方面不斷提升，英飛凌科技（中國）有限公司大中華區工業功率控制事業部副總裁于代輝認為：“SiC時代已經到來，這是非常肯定的。憑借15年以上的研發生產經驗，英飛凌致力于和產業鏈伙伴一起推進SiC器件普及應用。”

“在經過幾十年發展之后，IGBT器件已經難有質的飛躍，SiC器件將是必然方向”。于代輝進一步表示：“據行業研究公司Yole數據顯示，2022年全球SiC市場將突破10億美元。雖然說市場總量并不大，但是SiC器件在未來具有很大的應用空間，比如高鐵、智能電網、風電等領域。”

應用領域不斷擴展 成本仍是一道坎

在下游應用方面，傳統的光伏逆變器普遍采用IGBT器件。但由于拖尾電流的影響，且開關頻率難于提升。為此，采用SiC材料的MOSFET器件率先在光伏逆變器領域打開局面。由于SiC器件漏電流小，高溫耐受能力更強，可大幅度降低散熱器體積和重量，提升功率密度，從而降光伏低逆變器成本。

英飛凌科技（香港）有限公司馬國偉博士認為，SiC器件之所以在光伏逆變器領域成功應用，最主要的原因在于IGBT器件已經無法滿足要求，廠商必然會過渡到SiC器件。而在其他應用領域，SiC器件成本問題仍然是客戶考慮的重要因素，比如UPS/SMPS領域，其對于器件成本相比比較敏感。

對此，于代輝也進一步解釋道：“SiC器件的推廣普及需要綜合考慮效率及成本問題。雖然但從價格方面來看，SiC器件成本普遍要高3-5倍。但是，SiC器件能夠大幅度降低相關器件的需求量及體積，從而大幅度降低系統成本。因此，SiC器件成本并不是簡單的價格問題。在市場推廣過程中，需要產業鏈上下游積極配合。”

目前，SiC器件已經在光伏逆變器領域獲得成功應用，并逐漸向UPS/SMPS領域推廣應用，電動汽車充電樁將成為下一個重要應用方向。未來將在牽引、電動車輛及電動驅動等領域獲得廣泛應用。

由于我國正成為電動汽車全球主要制造國及消費國，SiC器件需求量將大幅提升。為此，英飛凌也進一步加大中國市場的布局。對此，于代輝認為：“中國制造2025戰略規劃的實施，大幅度推動產業升級，這也為SiC器件應用帶來了全新機遇。”

我國正加緊布局 還有一定的差距

“相對于傳統的Si器件，在SiC器件方面新入局者仍有一定機會”。馬國偉博士認為：“雖然說SiC器件已經發展了幾十年，但是產業仍處于起步階段，對于大家來說機會都是均等的。”

目前，在以SiC和GaN為代表的第三代半導體材料研究和部署方面，美、日、歐仍處于世界領先地位。由于其未來戰略意義，我國對于第三代半導體材料器件研發正進行針對性規劃和布局。其中“十三五”國家科技創新規劃中也將其作為重點突破方向。

與此同時，2016年“高壓大功率SiC材料、器件及其在電力電子變壓器中的應用示范”國家重點研發專項啟動，旨在開展高壓大容量SiC 功率器件和模塊封裝關鍵技術等五方面的研究，其中6500V/400A SiC模塊以及相應電力電子變壓器在國際尚無研發先例。項目的順利實施將使我國率先實現碳化硅材料在電力系統中的應用，占領國際制高點，對于推進智能電網建設，保障我國能源安全和推進全球能源互聯網具有重大意義。另外，福建、廣東、江蘇、北京、青海等27個地區都出臺了第三代半導體相關政策。

近期，在國家863計劃支持下，中國電子科技集團公司第四十八研究所牽頭的課題組成功研制出適用于4-6英寸SiC材料及器件制造的高溫高能離子注入機、單晶生長爐、外延生長爐等關鍵裝備并實現初步應用。

但從技術方面來看，我國與國外先進水平仍有一定的差距。在長晶工藝方面，我國4英寸SiC單晶產品仍未達到國際標準。目前，我國第三代半導體電力電子器件仍主要依賴于進口。