用于取代IGBT的碳化硅（SiC）MOSFET（下）

商业前景

除了质量的改善外，近几年来，商业化进程取得了巨大的进步。除了创造有利于供应商和用户的竞争格局之外，有多家 SiC MOSFET 供应商可以满足对第二供应商的担忧。如前所述，鉴于器件的漫长演进过程，多家 SiC MOSFET 供应商拥有足够可靠的器件的事实是一次巨大的进步。经许可转自 Yole Développement 的《2016 功率 SiC》报告的图 5，显示出截至 2016 年 7 月各供应商的 SiC MOSFET 活动。Wolfspeed、ROHM、ST Microelectronics 和 Microsemi 均推出了市售的零部件；业界很快能够看到来自 Littelfuse 和英飞凌的产品。

多晶片功率模块也是 SiC 领域客户和供应商之间的一个热门话题。图 6，同样转自 Yole’sDéveloppement 2016 年的报告，显示了 SiC 模块开发活动的状态。我们相信，对分离封装的 SiC MOSFET 仍然存在大量的机会，因为控制和功率电路的最佳布局实践可以很容易地将分离解决方案的适用性扩展到几十千瓦。更高的功率水平和简化系统设计的动机将推动 SiC 模块的开发工作，但是从封装、控制电路和周围的功率组件中优化寄生电感的重要性不能被夸大。

当谈到 SiC MOSFET 商业前景时最后一点不可回避的问题是价格。我们关于价格侵蚀的看法是有利的，主要是我们的方法的两个方面：首先，我们的器件是在一个汽车级的硅 CMOS 工厂中制造的；其次，这种工艺采用的是 150 毫米晶圆。在另一项研究工作中我们更详细地解释了这一点，然而，可以简单地说，利用现有的硅 CMOS 工厂的核心优势是缺乏资本支出和优化经营费用（这两者都会被传递到最终客户）。

此外，采用 150 毫米晶圆进行制造产出的器件要比 100 毫米晶圆多出两倍，这大大影响了每个模具的成本。根据在 Digi-Key 公司进行的一项市售 SiC MOSFET 调查，图 7 中给出了一些关于价格的预示。例如，自从六年前在 Digi-Key 公司的首次公告，TO-247 封装的 1200V、80 mΩ器件的价格下降了超过百分之八十，即使 SiC MOSFET 仍然比类似的硅 IGBT 贵两到三倍。在今天的价格水平上，相比较硅 IGBT，设计人员已经看到了使用 SiC MOSFET 所带来的巨大的系统层面的价格效益，而且我们预计，随着 150 毫米晶圆的规模经济形成，SiC MOSFET 的价格将会继续下降。

图 5：不同供应商的 SiC MOSFET 开发活动的状况【13，经许可转载】。

图 6：SiC 功率模块开发活动的状况【13，经许可转载】。蓝色圆圈表示只有 SiC 器件的模块，而橙色圆圈表示使用硅晶体管和 SiC 二极管的模块。

图 7：在 Digi-Key 公司【www.digikey.com】看到的关于市售 SiC MOSFET 的价格调查。

SiC产业链

SiC产业链分为三大环节：上游的SiC晶片和外延→中间的功率器件的制造（包含经典的IC设计→制造→封装三个小环节）→下游工控、新能源车、光伏风电等应用。

目前上游的晶片基本被美国CREE和II-VI等美国厂商垄断；国内方面，SiC晶片商天科合达和山东天岳已经能供应2英寸~6英寸的单晶衬底，且营收都达到了一定的规模；SiC外延片：厦门瀚天天成与东莞天域可生产2英寸~6英寸SiC外延片。

▼国际及中国台湾第三代半导体SiC产业链分布图

目前，美、欧、日厂商在全球碳化硅产业中较为领先，其中美国厂商占据主导地位。随着中美贸易战的不断升级，半导体芯片领域成为了中美必争之地，伴随着中兴、华为事件，国家越来越重视芯片，高端装备等领域的国产化。此外，SiC材料和器件在军工国防领域的重要作用，也越来越突出。SiC外延设备在推动产业链国产化过程中，意义尤为重大。