1、SiC的优势是什么？能给电动汽车带有什么优势？

先说说碳化硅(SiC)的优势

首先是功率密度的提高：众所周知汽车里面空间是非常小的，所以功率密度的提高是以后的发展趋势，SiC器件的特性可以不仅使功率半导体的封装相比较硅的方案做得更小，而且使与功率器件配套的无源器件和散热器都做得更小。

其次是系统效率的提高：比如说用在主逆变器里面，用SiC模块和IGBT模块相比可以提高大概5%的系统效率，那对于整车厂就有两个选择：第一，用相同的电池容量，续航里程可以高5%；第二，如果设计相同的续航里程，电池容量可以减5%。

比如Model 3大概是80度的电池，5%就是4度电，目前按照每度电大概人民币700-1000元来算的话，节约下来的成本还是比较可观的，当然这里面还要考虑到SiC模块会比IGBT贵一些，以后这个平衡点怎么找是SiC模块什么时候进入市场的关键。

最后SiC还有一个重要的优势，就是非常适合高压的应用。我们看到一些主流车厂已经把车的电池电压提高到了800V，以后的高压直流充电桩里面也是用的高压，在这些高压的应用里，以后SiC，特别是高压的1200V的碳化硅比硅会更有优势。

目前SiC广泛应用于电动汽车主逆变器（Inverter）、车载充电单元（OBC）及DC/DC转换器等应用。SiC其实对电动汽车的作用非常大，简而言之，SiC能提高电动汽车续航里程，同时它有助于电动车充电效率更高效，充电时间更短，让电动汽车更环保，更安全，更智能。

2、为什么不用sic做igbt?

首先要说明SiC 也是可以做IGBT的。

Si材料的Mosfet存在一个问题，即耐受电压能力高了芯片就会相应地变厚，导通损耗也就很高，所以硅材料的Mosfet一般只能做低压器件。为了提高硅基器件的耐压，所以才设计了IGBT这种器件。

SiC IGBT目前无法市场化最主要的是3个原因：

1、应用场景问题，只有高压大功率领域SiC IGBT才有价值

因为SiC材料宽禁带的特点，发射极-集电极电压到接近3V才开通，这样较低电压等级下，SiC IGBT器件的导通特性比Si IGBT和碳化硅MOSFET还差，同时开关损耗也大于碳化硅MOSFET。而目前需要用到碳化硅IGBT的高压大功率应用场景较少。

2、载流子寿命问题

IGBT器件电导调制能力依赖于漂移区载流子寿命，事实上对于10-20kV电压等级的碳化硅IGBT器件，3us-5us的载流子寿命就可以了。但是目前碳化硅载流子寿命提高的热氧化法和C离子注入退火法都难以实现稳定的载流子寿命提高，实验结果的片间均匀性很差，所以难以形成商业化的器件产品。

3、良品率问题

10kV以上高压器件终端的良品率、双金属欧姆接触对之前形成的栅氧的影响造成的良品率问题等等。

3、SiC器件的关键技术？

碳化硅半导体功率器件的制作产业链涉及内容总体上分为五大块，即衬底、外延、器件、封装、系统应用，且产业链涉及较多的环节，如芯片生产制作、功能模块设计等。相对于传统的硅基应用技术，碳化硅半导体功率器件生产中在关键步骤有着较多的挑战。

衬底和外延

衬底是功率器件的基础，由于目前Si基功率器件生产厂商的大部分生产线支持4英寸以上的晶圆，因此4、6英寸及以上SiC衬底技术的成熟是SiC功率器件在所有重要领域大规模应用的前提条件。

SiC的单晶生长最常采用的是物理气相传输法，但SiC-SiO2介面的缺陷密度高，通道电子迁移率底，导致半导体性能与可靠性下降，不能体现出SiC材料的优势。

随着技术的发展，通过特殊栅氧化工艺或沟槽结构等方法，已能够生产出微管密度几乎为零的4和6英寸晶片，8英寸晶片也正在研制中，但成本较高，目前市场上的产品仍以4英寸单晶衬底为主。

外延材料方面，SiC采用的是同质外延生长技术，设备与生长技术已比较成熟，可生长出超过100~200μm的SiC外延材料，外延生长中亟需解决的是生长缺陷问题。

功率器件

最先实现产业化的SiC二极管中成熟度最高的是SiC SBD，SBD[1]具有PN结肖特基势垒复合结构，可消除隧穿电流对实现最高阻断电压的限制，充分发挥SiC临界击穿电场强度高的优势。

SiC功率模块分为混合SiC模块和全SiC功率模块。

混合SiC功率模块与同等额定电流的Si IGBT模块产品相比，可显著提高工作频率，大幅度降低开关损耗。

全SiC功率模块是在优化工艺条件及器件结构，改善了晶体质量后才实现了SiCSBD与SiCMOSFET一体化封装，解决了高压级别SiIGBT模块功率转换损耗较大的问题，可在高频范围中实现外围部件小型化，但成本较高。

封装技术

封装过程中需要涉及的电、热和热机械问题，取决于器件的电压等级和电流水平，传统的功率封装方法是实现SiC功率器件性能优势的限制因素。SiC功率器件的封装材料应满足以下要求：

(1)具有良好的导热性；

(2)具有优良的绝缘特性；

(3)热膨胀系数小，与SiC半导体材料的热膨胀系数相匹配；

(4)耐高温，在空气氛围300℃以上高温环境中保持稳定。

随着SiC功率器件产业链中各项技术的进一步完善，未来各种SiC功率器件会在成品率、可靠性和成本方面取得很大改善，从而进入全面推广应用的阶段，将引发电力电子技术的新革命。