雖然SiC在電子應(yīng)用中的使用可以追溯到1900年代初，但它作為半導(dǎo)體材料的使用直到1990年代才開始真正獲得關(guān)注。正是在這一點上，它首次用于肖特基二極管、場效應(yīng)管和MOSFET。雖然SiC具有使其在處理高頻、高功率和高溫負(fù)載方面具有獨特的優(yōu)勢，但其采用速度很慢，主要是因為生產(chǎn)中的問題。

在自然界中，SiC是一種極其罕見的物質(zhì)，主要存在于隕石的殘余物中。雖然它可以合成創(chuàng)建，但早期的努力產(chǎn)生了不一致的結(jié)果。邊緣錯位、三角形缺陷和其他問題減緩了SiC作為半導(dǎo)體的商業(yè)化，盡管它有許多潛在的應(yīng)用，但其使用仍然相對罕見。

但是，是什么讓SiC成為如此有效的半導(dǎo)體呢？作為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，它比其他半導(dǎo)體材料（如傳統(tǒng)硅）具有更廣泛的能量差，這使其具有更高的熱和電子性能。這使得該材料成為高功率、高溫和高頻應(yīng)用中的明星。事實上，與硅半導(dǎo)體相比，SiC的介電擊穿強度提高了10×，能量帶隙提高了3×導(dǎo)熱率提高了3×。

這些性能優(yōu)勢可提高整體系統(tǒng)效率，同時提高功率密度并降低系統(tǒng)損耗。

如前所述，雖然SiC作為半導(dǎo)體材料的實力已經(jīng)為人所知多年，但生產(chǎn)問題使得采用緩慢。然而，如今，Wolfspeed、英飛凌、安森美等制造商已經(jīng)改進了制造工藝，因此早期對SiC質(zhì)量的擔(dān)憂在很大程度上已成為過去。因此，它的使用量正在快速增長。

目前，具有碳化硅專業(yè)知識的半導(dǎo)體制造商發(fā)現(xiàn)自己處于誘人的位置。制造工藝得到了顯著改進，提高了合成SiC的產(chǎn)量和可靠性。同時，需要SiC等材料的性能要求的應(yīng)用也在迅速增加。其結(jié)果是一個基于SiC的設(shè)備以驚人的速度增長的市場。

讓我們探索一下SiC正在站穩(wěn)腳跟的一些行業(yè)。

電動汽車使用情況

碳化硅半導(dǎo)體最大的增長市場之一是電動汽車（EV）和電動汽車充電系統(tǒng)。在車輛方面，SiC是電機驅(qū)動的絕佳選擇——不僅在我們道路上的電動汽車中，而且在電動火車中。

SiC的性能和可靠性使其成為電機驅(qū)動電源系統(tǒng)的絕佳選擇，并且由于其高性能尺寸比以及基于SiC的系統(tǒng)通常需要使用較少的整體組件這一事實，使用SiC可以減小系統(tǒng)尺寸并減輕重量——這是電動汽車效率的關(guān)鍵考慮因素。

SiC在電動汽車電池充電系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。采用電動汽車的最大障礙之一是補充電池所需的時間，制造商正在尋找減少充電時間的方法——對許多人來說，答案是碳化硅。通過在板外充電解決方案中使用SiC功率組件，電動汽車充電站制造商可以利用SiC的快速開關(guān)速度和高功率傳輸能力來提供更好的充電性能。結(jié)果是充電時間縮短了2×。

隨著越來越多的組織進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)中心在各種規(guī)模和垂直行業(yè)的企業(yè)中的作用只會越來越大。這些數(shù)據(jù)中心充當(dāng)各種關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對于持續(xù)和成功的業(yè)務(wù)運營至關(guān)重要，但這是有代價的。

事實上，國際能源署估計，數(shù)據(jù)中心消耗了全球所有電力的1%，這還不包括用于加密貨幣挖礦的能源。這種能源消耗的最大驅(qū)動因素之一是用于保持這些數(shù)據(jù)中心涼爽的電力，空調(diào)和風(fēng)扇系統(tǒng)需要一年24天、每天365小時運行。

隨著消費者和市政層面對電動汽車的需求不斷增長，以及對數(shù)據(jù)中心日益增長的需求，以支持物聯(lián)網(wǎng)、軟件和其他數(shù)據(jù)密集型操作產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，SiC無疑是未來的半導(dǎo)體。

隨著越來越多的制造商擴大其SiC產(chǎn)品，生產(chǎn)流程不斷改進并降低成本。隨著應(yīng)用的增長，SiC在未來幾年仍將是半導(dǎo)體設(shè)計的關(guān)鍵部分。

無錫國晶微半導(dǎo)體技術(shù)有限公司是寬禁帶第三代半導(dǎo)體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場效應(yīng)管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機集成電路等產(chǎn)品芯片設(shè)計、生產(chǎn)與銷售并提供相關(guān)產(chǎn)品整體方案設(shè)計配套服務(wù)，總部位于江蘇省無錫市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，并在杭州、深圳和香港設(shè)有研發(fā)中心和銷售服務(wù)支持中心及辦事處。

公司具有國內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)實力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質(zhì)穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產(chǎn)品，同時提供一站式的應(yīng)用解決方案和現(xiàn)場技術(shù)支持服務(wù)，使客戶的系統(tǒng)性能優(yōu)異、靈活可靠，并具有成本競爭力。

公司的碳化硅功率器件涵蓋650V/2A-100A，1200V/2A-90A，1700V/5A -80A等系列，產(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品完全可以對標(biāo)國際品牌同行的先進品質(zhì)及水平。先后推出全電流電壓等級碳化硅肖特基二極管、通過工業(yè)級、車規(guī)級可靠性測試的碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品，性能達到國際先進水平，應(yīng)用于太陽能逆變電源、新能源電動汽車及充電樁、智能電網(wǎng)、高頻電焊、軌道交通、工業(yè)控制特種電源、國防軍工等領(lǐng)域。由于其具有高速開關(guān)和低導(dǎo)通電阻的特性，即使在高溫條件下也能體現(xiàn)優(yōu)異的電氣特性，大幅降低開關(guān)損耗，使元器件更小型化及輕量化，效能更高效，提高系統(tǒng)整體可靠性，可使電動汽車在續(xù)航里程提升10%，整車重量降低5%左右，并實現(xiàn)設(shè)計用充電樁的高溫環(huán)境下安全、穩(wěn)定運行。

特別在低壓光耦半導(dǎo)體技術(shù)方面更是擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)團隊。在國內(nèi)創(chuàng)先設(shè)計開發(fā)了28nm 光敏光柵開關(guān)PVG芯片技術(shù)，并成功量產(chǎn)應(yīng)用于60V、400V、600V高低壓、低內(nèi)阻、低電容的光電耦合繼電器芯片、涵蓋1500kVrms SOP超小封裝及3750kVrms 隔離增強型常規(guī)SMD、DIP等不同封裝，單路、雙路、混合雙路、常開常閉等電路產(chǎn)品，另包括200V SOI MOS/LIGBT集成芯片、100V CMOS/LDMOS集成芯片、8bit及32bit單片機等集成電路產(chǎn)品，均獲得市場及各重點科研單位、檢測機構(gòu)的新產(chǎn)品認(rèn)定。

公司核心研發(fā)團隊中大部分工程師擁有碩士及以上學(xué)位，并有多名博士主持項目的開發(fā)。公司建立了科技創(chuàng)新和知識產(chǎn)權(quán)管理的規(guī)范體系，在電路設(shè)計、半導(dǎo)體器件及工藝設(shè)計、可靠性設(shè)計、器件模型提取等方面積累了眾多核心技術(shù)，擁有多項國際、國內(nèi)自主發(fā)明專利。

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審核編輯：湯梓紅