碳化硅器件研究现状

目前，碳化硅（SiC）这种半导体材料因其在电力电子应用中的出色表现引起了广泛的关注。对晶圆和器件的研究在近年来已经取得很大进展。如今，各供应商已可批量生产电压等级高达1.2 kV的二极管和晶体管，部分技术改进正在进行当中。目前还没有大型的高压碳化硅器件，但预计未来将会很快推出。虽然大家都在为碳化硅器件带来的机遇而激动，但这些器件在装配、互联和封装技术上还面临着一些新的难题。创新的封装方案不可或缺！碳化硅器件的优点是什么？碳化硅是一种宽禁带（WBG）半导体材料。禁带通常是指价带和导带之间的电子伏（eV）能差。价电子和原子结合形成传导电子需要这种能量，而这种传导电子可在晶格中自由移动，并可作为电荷载子导电。绝缘体拥有极高的禁带宽度，通常要高于4eV。两者均为半导体材料，但碳化硅的性能明显优于硅材料（Si），如表1所示。表1：碳化硅与硅的性质碳化硅的禁带宽度是硅材料的3倍，击穿电场的大小则是后者的10倍。这意味着，在相同的闭塞电压下，碳化硅器件的漂移区域间隔可以减少至硅器件的十分之一。此外，就漂移区域的掺杂浓度而言，碳化硅器件比硅器件高100倍。大部分高阻塞电压功率器件的导通电阻都是漂移区电阻。因此，在相同的闭塞电压下，碳化硅器件的导通电阻（RDSon）是硅功率器件的千分之一。碳化硅的电子漂移速度是硅材料的两倍左右。此外，在相同的闭塞电压下，碳化硅器件的漂移距离比硅器件要短。所有这些特性都表明，与硅器件相比，碳化硅器件可在更高的开关频率下工作。最后，碳化硅的热导率是硅材料的三倍左右。此外，碳化硅的半导体固有温度远高于1000°C。因此，在高温环境下，碳化硅器件的稳定性要优于硅器件。对市场和应用的影响与硅器件相比，碳化硅器件拥有更低的运行损耗、更快的开关速度和更出色的高温工作稳定性。这些特征能带来许多系统优势，对于下一代电源模块很有吸引力。高温稳定性意味着碳化硅不仅可以在更高的温度下工作，而且还可以经受住不时出现的温峰（取决于任务要求）。此外，更高的开关频率能够减少产品的大小和重量，因为笨重的磁性组件被换成外形更小的元件。最后，更快的开关时间和更低的导通电阻能够减少开关和传导损耗，进而提高系统效率。即使碳化硅属于价格（更）高的组件，系统成本通常也能得到降低。但这需要进行详尽的调查，因为碳化硅对所有常用的电力电子应用而言情况不同。Power America和欧洲电力电子中心（ECPE）等组织发布了宽禁带路线图，表明了基于碳化硅的电源模块的主要市场和应用场景。光伏逆变器、不间断电源（UPS）和电动汽车的逆变器可在短期内从碳化硅中获利，而高电压应用的实现还需要一定时间。封装是一个限制因素有了碳化硅器件后，应用不仅能够实现显著的效率改进，而且能够降低体积和重量。前提是，将该器件整合入应用的过程并不会抵消这些优点。因此，作为第一步，封装方面需要特别注意。前面说过，每块芯片的开关和传导损耗将会极大地减少，而芯片面积也会继续缩小。最后，功率损耗的密度将会增加，从而必须仔细选择封装方式以解决较高的散热需求。此外，器件能够在更高的结温下工作，而温升还会增加。因此，对于高温稳定性、冷却和可靠性的要求将会更加严苛，必须根据情况选择模块外壳、器件连接、散热底板和散热所用的封装材料。模块外壳的新材料可能需要满足高工作温度的要求。互联器件的新技术将代替传统笨重的铝线。现在，在氮化硅活性金属钎焊（Si3N4 AMB）基板上银烧结模具能够更好地解决这些冷却和可靠性问题。我们也可以期待一些采用厚铜层、低热阻和综合散热器的创新解决方案，以优化热容、热扩散以及从芯片到冷却剂散热距离。除上述挑战外，碳化硅快切器件还可能出现一些电气方面的问题。在断开闭锁模式这一极短的开关时间中，电压的下降会产生电流斜率，进而导致明显的过电压和振荡。放慢器件的速度并不是一个明智的选择。这种问题可通过电源模块内或附近的低电感电流解决。短路环、相反平面中的电流以及多条对称的电流路径是在设计电源模块、直流基板（包括电容）及其连接时必须考虑的基本要素。另一个问题与交流电和地面间的电容耦合有关。当开关速度极快时，这一耦合就成为了系统的关键，因为其会产生极高的电磁干扰。同样地，电源模块的巧妙设计能够尽量减少这一影响。最后，成本或将成为碳化硅器件推广面临的最大挑战。虽然这些器件价格高昂，但它们能够大幅降低成本。但是，由于这些器件会影响系统成本，我们必须尽可能地在满足要求的情况下，减少所用的器件数量。因此，需要热管理解决方案在缩小芯片面积的同时，最大化紧凑轻巧封装的输出功率。碳化硅器件将改变整个局面——其封装需要全新的材料、全新的连接技术和全新的组件。创新是克服障碍的关键。原文题目：碳化硅器件的封装问题亟待解决作者：罗杰斯电力电子*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，泰科天润半导体转载仅为了传达一种不同的观点，不代表泰科天润半导体对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系泰科天润半导体。

近年来，碳化硅晶片作为衬底材料的应用逐步成熟并进入产业化阶段，以碳化硅晶片为衬底，通常使用化学气相沉积(CVD)方法，在晶片上淀积一层单晶形成外延片。其中，在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片，可进一步制成功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G通讯、雷达等领域。以碳化硅为代表的第三代半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势，进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件具有优越的电气性能，具体如下：资料来源：中商产业研究院整理正是由于碳化硅器件具备的上述优越性能，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。碳化硅功率器件定位于1KW-500KW之间，工作频率在10KHz-100MHz之间的场景，特别适用于对于能量效率和空间尺寸要求较高的应用，如电动汽车充电机、充电桩、光伏逆变器、高铁、智能电网、工业级电源等领域，可逐渐取代硅基MOSFET和IGBT。资料来源：国泰君安、中商产业研究院整理据统计，2019年全球主流传统车企的新能源汽车渗透率平均已接近2%，相比2017年提升1个百分点。为了达到各整车企业新能源汽车战略，即2025年新能源汽车平均渗透率达到10%-15%左右，数据显示，全球新能源乘用车销量由2015年的41.9万辆增长至2018年的184.1万辆，年均复合增长率为64%。全球新能源汽车渗透率达到2.1%，累计销量已突破550万辆。根据数据，2019年全球新能源乘用车销量为221万辆，渗透率上升至2.5%。随着全球各国政策驱动、行业技术进步、配套设施改善以及市场认可度提高，新能源汽车销量将持续保持良好的发展态势。预计到2025年，全球新能源乘用车销量将达到1150万辆，相较于2019年年均复合增长率为32%。数据来源：GGII、EVSales、中商产业研究院整理（文章来源：中商产业研究院）

北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院、浙江大学电气工程学院的研究人员王莉娜、邓洁等，在2019年第4期《电工技术学报》上撰文指出，对功率半导体器件结温的在线准确提取是实现器件智能控制、性能评估、主动热管理、健康状态评估及优化器件寿命等的重要基础。本文梳理了现有基于温敏参数的Si（硅）和SiC（碳化硅）功率器件结温提取方法的机理和主要特点，从灵敏度、测量频率、侵入性和线性度等指标对已有方法进行了性能评估。在此基础上，结合SiC JFET（结型场效应晶体管）器件的温度特性，提出一种新颖的基于栅-源极间寄生PN结击穿电压的SiC JFET器件非侵入性在线结温提取方法，仿真结果证明了所提出方法的正确性和有效性。随着功率半导体器件（简称功率器件）的技术发展与工艺进步，电力电子系统在直流输电、电源、电机驱动、微电网、可再生能源发电、储能等高效电能变换系统中发挥了越来越重要的作用，于是对电力电子系统的可靠性要求也越来越高。有关电力电子系统可靠性调研报告表明，功率器件在变流系统中失效率最高，约占34%。因此，功率器件的运行可靠性研究是电力电子系统可靠性研究的一个重点。根据失效部位，功率器件的失效可分为两大类：芯片失效和封装失效。诱发器件芯片失效的因素主要有电气过应力、静电放电损伤、铝极金属重构、热失控等，可归纳为电击穿和热击穿两类。有学者提出电击穿失效的本质也是因温度过高而最终导致热击穿失效。封装失效可分为键合线失效与焊料层疲劳两种。键合线失效主要由较高的结温引起，焊料层疲劳多由长期热循环引起。虽然表现形式不同，但芯片失效和封装失效均与最高结温、结温波动幅度与变化率、平均结温等因素有关。可见，在线监控器件实时结温是监控器件及系统可靠运行的关键。一方面，在以往的电力电子系统开发过程中，设计人员大多依靠器件数据手册，凭借经验留较大的余量。另一方面，器件数据手册通常只提供热特性参数的静态最大值，基于此得到的器件结温估计值与实际结温之间不可避免地存在偏差。有研究成果表明，基于器件数据手册热阻抗参数及实验工况计算得到的结温比用红外摄像机得到的器件真实结温要高。为解决该问题，实际工程应用中的冷却系统通常设计得偏大，增加了系统体积、重量与成本。上述两方面均会折损系统的性价比。因此，准确的结温提取无疑将有助于提高系统单位功率密度的性价比。同时，结温是影响器件功耗及开关特性的主要因素之一，准确的结温提取可为器件智能控制、性能评估、主动热管理、健康状态评估及优化器件寿命等方面提供重要的依据。因此，结温提取对提升功率器件及电力电子应用系统的可靠性十分重要。本文首先分析功率器件结温在线提取的必要性，然后概述现阶段功率器件结温提取方法的国内外研究现状，特别对适用于全封装器件结温在线提取的温敏参数法进行详细的总结，在此基础上对新型碳化硅（SiC）功率器件的结温提取方法进行了展望。1 结温在线提取的必要性电力电子系统应用日益广泛，功率等级不断提高，对电力电子系统可靠性的要求也越来越高。实时监测器件运行状态，提取相应参数，进行故障诊断和故障预测，是提升功率器件应用可靠性的常用手段；主动热管理、智能控制等也是提高功率器件应用可靠性的重要途径。1.1 状态监测目前功率器件的健康状态通常通过监测通态电阻、门限电压、关断时间、门极信号等参数来判断，这些参数均与结温有关。采用铝线键合工艺封装的IGBT器件中，键合线是较为脆弱的环节，键合线的健康状况可通过通态电阻的变化来判断。但是，芯片结温升高，载流子迁移率减小，也会引起器件通态电阻的变化。在单独使用器件通态电阻作为健康状态的监测指标时，可能会存在器件健康状态被误判的情况。其他受温度影响的状态监测参数，也存在类似的问题。因此，为了准确评估器件的健康状态，需实时在线提取器件结温，对器件健康状态监测指标进行补偿。焊料层疲劳也是引起器件故障的一个重要因素。检测热阻的变化是判断焊料层疲劳的常用方法。目前，热阻主要通过芯片功耗、壳温及结温的关系式计算得到，也需要在线准确获取器件结温信息。1.2 主动热管理过热和宽幅热循环是引起功率器件故障的两个主要原因。当功率器件连续运行温度超过安全结温限制时，可能引发器件故障；宽幅热循环诱发器件物理劳损，当累计的物理劳损超过一定限度时，功率器件发生故障。这两种故障机理分别对应过热与结温循环引起的器件故障。因此，根据结温，实时调整功率变换器的功耗，实现主动热管理，利于减少相应故障的发生，提高系统的可靠性。针对多芯片并联功率模块或多模块系统中电流分配不均导致温度分布不均引起的故障问题，文献[13]提出根据结温实时调整驱动信号大小，平衡电流分配，减小局部结温波动，提高系统可靠性。由上述分析可知，在线准确获取实时结温信息是实现状态监控和主动热管理的关键，也是提高系统可靠性的关键。2 常用的结温提取方法半导体芯片通常封装在模块内部，芯片不易直接接触，结温难以直接观测。目前，国内外学者对功率器件的结温提取和检测方法进行了深入的研究，提出了多种方法。根据结温提取方法的物理特点，主要可归纳为光学法、热网络法、物理接触法和温敏参数法四类。光学法不适用于在线测量，热网络法和物理接触法适用于在线测量，但难以获取芯片的真实结温。有学者已对这三类结温提取方法进行了很好的梳理，并进行了综合比较，本文不再赘述。温敏参数法适合在线测量，响应速度快、成本低，受到国内外学者的广泛关注，逐步成为目前结温在线提取的研究热点。有研究仅对少数几种温敏参数法进行了分析总结，仍有多种温敏参数法没有论及，本文将更客观、更广泛地对已出现的温敏参数法进行全面梳理。温敏参数法的物理机理在于，器件内部一些物理参数会随着结温的变化而变化，例如，本征载流子浓度和载流子寿命随温度升高而增大，载流子迁移率随温度升高而减小。内部物理参数随结温的变化使器件相应的电气参数发生偏移，外在表现为通态电阻/压降、开通/关断延时、电压/电流变化率等参数的变化，这些随结温的变化而变化的电气参数称为温敏参数。不同温敏参数法在灵敏度、线性度、鲁棒性等方面各具优缺点，需根据具体器件及实际运行状况选择合适的温敏参数来进行结温提取。下面就国内外已出现的温敏参数的结温提取方法进行归纳总结。3 基于温敏参数的结温提取方法（略）众多温敏参数中，将直接受结温变化影响的参数称为直接温敏参数，这类参数有门限电压、通态电阻/压降、米勒电容以及跨导等。将受单个或多个直接温敏参数影响（相当于间接受结温变化影响）的参数称为间接温敏参数，这类参数有开通/关断延时、短路电流、电压/电流变化率等。本文基于直接温敏参数和间接温敏参数，对结温提取方法进行归类，下面分别对这些温敏参数法进行阐述。3.1 基于通态电阻/通态压降的结温提取方法3.2 基于门限电压的结温提取方法3.3 多温敏参数综合结温提取法4 温敏参数法特性分析温敏参数法因在线测量应用前景较好受到了广泛关注，但实际工程应用时需考虑如下问题：寄生参数和器件老化对结温测量的影响，温敏参数与外部电路关联对结温测量的影响，以及结温测量附加电路对系统运行的影响等。下面对温敏参数法的相关特性进行分析，并就一些关键问题进行归纳。4.1 校正问题温敏参数法在应用前，需对器件温敏参数进行校正以获取温敏参数与结温的函数关系。校正时，应尽可能限制器件的自热，保证器件结温与所控制的外部环境温度一致。当温敏参数与结温之间的线性关系良好时，可增大校正采样间隔，减小校正工作量。门限电压的大小取决于栅极结构、载流子浓度等参数，生产过程中的细微差别就可能导致门限电压的分散，同一型号不同器件的门限电压存在差异。基于门限电压的结温提取方法及受门限电压影响的温敏参数法，如米勒时延法、开通时延法等，在应用之前需对每一个器件进行校正。器件通态电阻由芯片通态电阻和连接线电阻构成。在多芯片并联的功率模块中，芯片引线阻抗随芯片在模块中的位置不同而不同，使得模块内每个芯片的通态电阻具有分散性。因此，基于通态电阻的温敏参数法需对模块内每个芯片都进行校正，工作量较大。器件老化引起的键合线性能劣化甚至脱落将使键合线与芯片有效接触面积减小，通态电阻变大。门限电压也会随器件的老化而发生变化。在器件全生命周期末期，由老化引起的参数偏移会严重影响所有与门限电压和通态电阻有关的结温提取方法的准确性。为保证结温测量的准确性，在器件整个生命周期中可能需引入几次校正，或采取合适的补偿方法。4.2 温敏参数法性能评估温敏参数法能否应用于工程实际中是学术界和工业界关注的重点。评判一种温敏参数法能否应用于工程实际时，需综合考虑温敏参数自身的准确性及灵敏性、结温测量的难易程度、对测量电路的性能要求等方面。表1归纳总结了已有的温敏参数法的性能特点。不同的温敏参数法展现的特性不同，下面就这些特性进行简单的概述。通态电阻法、小电流饱和压降法和大电流注入法的通用性最好。但是通态电阻法和大电流注入法需同时测量器件压降和负载电流，小电流饱和压降法需增添辅助恒定电流源。这三种方法对测量电路要求均较高。连接线与芯片结温变化不一致引入的偏差，会使通态电阻法、小电流饱和压降法、短路电流法等在实际应用时出现测量误差，需采用一定的方法来避免该误差的引入。驱动电压差比法和集电极开启电压法可避免由引线温度差异引入的测量误差，但这两种方法分别在系统可靠性和灵敏度方面有一定的缺陷。大电流注入法、短路电流法、驱动电压差比法及集电极开启电压法都是在大电流情况下测量结温，校正时由大电流引入的自热不可忽视，若不采取一定的补偿措施，会导致实际结温测量时出现偏差。间接温敏参数法和基于门限电压的温敏参数法与器件的开关暂态过程有关，测量带宽由器件开关频率决定，可在每个开关周期内对器件结温进行非侵入实时监测，具有较大的应用价值。但功率器件的开关速度较快，对测量器件的带宽要求较高，温敏参数也易受变流器系统内部寄生参数引起的噪声干扰。关于时间的温敏参数法如开通/关断时延法、米勒时延法等，灵敏度较低，传感器微小的测量误差就可能导致较大的结温测量误差，且需配备高分辨率的计时器。由此可见，传感器的测量带宽与精度是间接温敏参数法较为关键的因素。此外，校正运行工况应与实际运行工况严格一致，以得到实际结温的精确值，间接温敏参数法对运行工况，如母线电压、负载电流等，依赖程度更高，增加了功率变换器结温测量控制策略的复杂程度。4.3 温度参数法的局限性实际工程应用时，最高结温与结温波动对器件的可靠性影响最大。温敏参数法反映的是器件平均结温，且不同的温敏参数反映的是器件不同部位的温度。有研究成果表明门限电压主要反映器件沟道温度，MOSFET体二级管结温主要反映体二级管区域结温，而通态电阻主要反映漂移区温度。对于通过公共端子引出公共电极的多芯片并联的功率模块，温敏参数法提取到的结温受所有并联器件的影响，不直接对应某芯片的最高结温、最低结温或平均温度。测量电路与仪器的精度、灵敏度以及抗干扰能力也是采用温敏参数法进行结温提取时面临的一个重要挑战。由前文分析可知，不同的温敏参数结温提取方法具有不同的特点，需结合实际工况及测量需求选择合适的方法。尽管应用温敏参数法具有一定的局限及挑战性，但其凭借响应速度快、适合在线测量等特点在所有的结温测量方法中展现出较好的发展前景。5 SiC功率器件结温测量方法展望与Si（硅）材料相比，SiC材料能带间隙较宽、击穿场强较高、电子饱和漂移速率较高，这些特性使SiC功率器件在高压、高温、高频领域中展现出比Si功率器件更好的发展前景。近年来，SiC器件发展迅猛，SiC SBD（肖特基二极管）、SiC JFET（结型场效应晶体管）、SiC BJT（双极结型晶体管）、SiC MOSFET等先后实现了商业化，SiC IGBT、SiC GTO等也实现了重大突破。目前SiC器件的技术成熟度已能满足汽车牵引驱动器、航空航天设备及其他高温、高效、高频和高功率密度等不同应用的电能变换器产品的开发。随着面向不同应用背景的SiC电能变换器产品和工业样机的研制成功，SiC器件的温度特性及高温下的长期可靠性问题开始成为学术界和工业界关注的重点。5.1 温敏参数法应用于SiC功率器件时存在的问题目前，SiC功率器件的结温提取研究尚处于初期阶段，由于半导体材料特性、器件结构、制作工艺等与Si功率器件存在差异，探索SiC功率器件温敏参数结温提取方法时，需要注意以下几个问题：（1）与Si功率器件相比，SiC功率器件开关速度更快，电压、电流变化率更大，可以工作在更高的开关频率。测量电路与仪器的精度及开关噪声对测量电路的影响是运用开关暂态温敏参数（与开关暂态过程相关的温敏参数）提取结温时需重点考虑的问题。（2）SiC功率器件开关速度快，电压、电流变化率与寄生电容、电感耦合产生的影响更严重，开关换流瞬态过程中电压、电流波形振荡相对来说较为严重。功率环路的电压、电流振荡可通过米勒电容影响驱动回路的暂态特性，无疑会增加驱动回路暂态温敏参数法的测量难度。（3）由于半导体材料、微观物理参数及结构的不同，SiC功率器件的温度特性与Si功率器件之间存在差异。例如：通过测量Si功率器件的米勒电容充放电时间，可提取器件的结温信息，但相同电压-电流等级的SiC功率器件的米勒电容比Si功率器件小，SiC功率器件米勒电容的充放电时间更短，测量更为困难；SiC材料击穿场强约为Si材料的10倍，较薄的漂移层可实现较高的耐压，在相同耐压情况下，SiC器件的单位面积导通电阻更低，因而对基于通态电阻的温敏参数法测量仪器精度要求较高。因此，研究SiC器件的结温提取方法，不能原封不动照搬Si器件的结温提取方法。（4）不同的SiC功率器件，结构存在差异，需根据器件结温变化的个性与共性进行归纳研究。例如：导通状态下SiC JFET和SiC MOSFET均可视为阻性元件，虽然在室温以上，SiC MOSFET通态电阻整体上呈现出正温度特性，但受SiC MOSFET栅极氧化层的影响，其沟道电阻呈现出负温度特性，因此，相较于SiC JFET器件，SiC MOSFET通态电阻的温度特性变化幅度较小。若将通态电阻作为SiC MOSFET的温敏参数，则其灵敏度不高，测量难度较大，准确性也难以保证，因此需考虑使用其他温敏参数进行结温测量。SiC JFET器件栅源极间寄生有PN结，可运用该PN结的温度特性探索适用于SiC JFET的结温提取方法；而SiC MOSFET器件栅源极间没有寄生PN结，该方法不适用于SiC MOSFET器件。因此，实际应用时，须根据SiC功率器件的物理结构，结合材料特性和工作机理，针对具体的器件进行研究。5.2 已有的基于温敏参数的SiC功率器件结温提取方法国内外已有学者基于温敏参数法探索研究了SiC功率器件结温提取方法，下面对已有的研究进行归纳分析。有学者提出，常断型SiC JFET器件的通态电阻和栅-源正向导通压降vGS均为温敏参数，可通过监测这两个参数的变化来反映器件结温。通态电阻法的校正方法和测量电路与Si功率器件的类似，但同等耐压下，SiC功率器件的通态电阻值较小，对测量仪器的精度要求更高，且同样存在连接线温度与芯片结温不一致及键合线老化带来的影响。栅-源正向导通压降法适用于器件导通阶段，但受栅极电流的影响，需同时监测栅极电流和栅-源电压，不同栅极电流下该方法的灵敏度变化不大，且灵敏度不高，仅为2mV/℃。SiC JFET功率器件饱和电流具有负温度特性，有学者提出将器件的饱和电流作为温敏参数，在栅-源电压一定的情况下，测量恒定漏-源电压下的饱和电流。饱和电流法的灵敏度高，线性度较好，但使用该方法测量器件的饱和电流时，需改变器件的控制策略，这样会对系统的运行状况有一定影响，因而侵入性较大。有学者撰文指出SiC器件的正向饱和压降随结温的变化而变化，可利用小电流饱和压降法来测量SiC器件的结温。该方法通用性较强，适用于SiC功率开关器件及SiC功率二极管，但灵敏度不够理想。对于具有体二极管的SiC JFET和SiC MOSFET器件，可通过检测器件关断状态下体二极管通态压降来反映器件结温。该方法线性度较好，但灵敏度仅为2mV/℃，且体二极管温度不能表征器件最大功率损耗点的温度。关断时延法应用于SiC功率开关器件时，灵敏度较低，仅为几十ps/℃，实际测量难度较大，可能会造成较大的结温测量误差。增大外部栅极电阻或等效输入电容可增大器件的关断延时，因此有学者提出了增添驱动辅助电路的方法，结温测量时，启动辅助电路，增大外部驱动电阻来增大器件关断延时，正常运行时，恢复较小的驱动电阻，以满足较快的开关速度。该方法应用于SiC MOSFET器件时，灵敏度可从几十ps/℃上升到几百ps/℃，且对系统的正常运行影响不大。与该方法类似，有学者通过检测开通过程中的diDS/dt来反映SiC MOSFET器件的结温，提出在对器件进行结温测量时，增大栅极驱动电阻来提高diDS/dt温敏参数法的灵敏度，正常运行时采用较小的驱动电阻。综上可见，SiC功率器件的在线结温提取方法要难于Si功率器件，国内外学者正在努力探索SiC功率器件温敏参数法存在的问题及可能的解决办法。针对存在问题寻找有效的解决方法，或根据SiC功率器件新特性发掘更有应用价值的温敏参数法，是SiC功率器件温敏参数结温提取方法的两大研究方向。5.3 提出的SiC JFET器件结温提取方法本研究团队亦对SiC JFET功率器件温敏参数结温提取方法进行了探索研究。经深入分析SiC JFET器件的温度特性发现，SiC JFET器件栅-源极间寄生PN结的击穿电压vG,br也是温敏参数。据此，本文创新性地提出基于vG,br参数的SiC JFET结温提取方法。与传统驱动电路相比，该驱动电路增添了DRC并联电路。其中电阻Rp较大，用来限定JFET关断状态下的栅极电流；二极管VD为器件开通过程提供低阻抗通道；电容C用来加快器件的开关速度。当栅极驱动负向电压VLow低于JFET栅-源PN结击穿电压时，栅-源电压近似等于vG,br，DRC电路承担VLow与vG,br之间的电压差。由于vG,br具有温度特性，在VLow恒定的情况下，通过检测Rp上的压降vRp可间接反映vG,br随结温变化的规律。基于SiC JFET功率器件的仿真模型，在Saber中对测试电路进行仿真，温度从25℃变化到175℃时，得到的vRp与结温的关系曲线。该方法具有较高的灵敏度，但线性度不十分理想，需增加校正点数。vG,br参数提取电路简单，位于器件驱动回路，测量电路的电压、电流应力小，可集成性高，可在器件关断时进行，实现非侵入性测量。因此，该方法不失为SiC JFET功率器件结温提取的一种有效思路，实际应用时可能存在的问题有待进一步研究。结论本文系统梳理了基于温敏参数的Si功率器件的结温提取方法、原理及典型特征等，从多个角度对已出现的各种温敏参数法进行了归纳分析和比较，并概述了现有温敏参数法的校正问题、性能评估及局限性。此外，本文还对现有的较为典型的SiC功率器件结温提取方法进行了归纳分析，并展望了一种新颖的SiC JFET功率器件结温提取方法。希望本文的工作可为功率器件可靠性研究和寿命预测方法提供参考。

来源：金融界网站来源：天风证券第 一 期主讲嘉宾：和巍巍，深圳基本半导体有限公司总经理，国家万人计划专家，中国半导体行业协会理事。2007年毕业于清华大学电机系，2014年毕业于剑桥大学获电力电子专业博士学位。主要研究方向为功率半导体器件IGBT及碳化硅MOSFET的仿真、设计、制造及应用，在国际著名期刊和会议上发表多篇论文，在功率半导体器件和应用领域拥有专利二十余项。主持人：陈俊杰，天风证券研究所电子高级分析师。曾先后就职于ADI， Fairchild， Teradyne 等美资半导体公司，拥有丰富的半导体事业经验。本期主题：第三代半导体——碳化硅功率器件技术及应用时 间：3月5日（周四）下午15:30-17:00观 点 精 要● 碳化硅功率器件具有高频、 高效、 高温、 高压等优势，是下一代功率器件的发展方向。●受高效电源、电动汽车等行业的需求驱动，碳化硅功率器件未来市场容量将以超过30％的年复合增长率发展，预计2027年市场容量达到120亿美元。●电动车共有四个部件可以用到碳化硅，分别是车载充电器OBC、DC-DC的变换器，以及DC-AC主逆变器。●外延的生长环节碳化硅需要的温度更高，退火的环节也需要温度更高，掺杂的浓度、粒子浓度也会有一些不同，这是碳化硅技术的难点。●今年小米发布氮化镓的充电器激发了大家的热情，去年全球有300万、500万台应用氮化镓快充的产品，今年预测会达到1500万台左右的量级。和巍巍&陈俊杰圆桌对话精选以新能源车为代表，碳化硅MOSFET将来替代IGBT，成本端何时可下降到同等水平，得以大规模铺开？国内几个环节与海外比较，哪个差距最大？行业是否会出现供不应求的情况？是否有提价趋势？A股有哪些碳化硅的上市公司？会 议 实 录【陈俊杰】：各位投资人大家好，我是天风半导体分析师陈俊杰，今天有幸参加由力合资本和天风证券研究所一起主办的活动，我们主要是在二级市场上做投资分析，从二级市场角度出发，对于任何一个新兴的方向都会非常关注。半导体的角度，我们认为从超越摩尔定律这条路线上来看，未来随着下游的器件高压、高频等各种性能要求逐渐的提升，新材料是非常有前途的方向，主要包括三代化合物：碳化硅、氮化镓，我们逐渐看到这些产品、材料、器件在全球范围内逐步推广。碳化硅这个器件来看，从第一代碳化硅的SBD，逐渐到现在的碳化硅MOSFET，也经历了大概二十多年的开发历程。我们也看到碳化硅这些器件逐步在各个领域上得到了非常广泛的应用，可以说是非常有潜力、发展的市场，尤其是在高压电力的这块应用场景上，无论是海外还是国内，核心的龙头公司都纷纷在布局，像ST、CREE都对碳化硅的布局做得非常透。国内也有很多的公司，比如泰科天润也逐步切入这样的领域，包括今天分享的基本半导体都在往这个方向做。行业的层面上来说，我们认为2020年往后看，行业复合增速在40％左右，目前全球市场是在5.5亿美金左右，每年以40％的速度在增长，这是非常有潜力和增速的市场。我们也看到Model3开始用到碳化硅MOSFET，我们觉得碳化硅的材料随着市场关注度及应用的趋势，尤其是在新能源车的驱动下，未来会有非常大的增长空间。无论是全球还是国内大家都是朝这个方向开发和努力，我们认为这条路线在资本市场上来看也是非常有前景的，资本市场或是二级市场上有些上市公司也开始切入这块领域，给的估值也是相对比较高的，这块的市场前景是非常明朗的，确定性趋势比较强，我们非常看好碳化硅，以碳化硅为代表的第三代化合物的前景。我这边长话短说，接下来把时间交给和总。和总是深圳基本半导体领导，主要是以碳化硅器件开发、功率器件开发为主，和总有非常丰富的产业经验，他的分享一定会给我们带来非常大的收获，接下来请和总讲一下关于今天的分享主题，谢谢大家！【和巍巍】：大家好！我是深圳基本半导体的和巍巍，今天非常高兴和大家分享一下第三代半导体碳化硅功率器件技术和应用的问题。今天我跟大家分享一下碳化硅功率器件的内容，主要分为四个部分：一是简单介绍一下产业的情况；二是碳化硅三种典型的应用；三是最新的技术进展，材料、器件、封装、驱动四个方向介绍；四是对我们公司的介绍。| 产业情况：材料优势、产业背景首先给大家介绍一下碳化硅的优势，它的禁带宽度、临界击穿场强，碳化硅优越于硅2-10倍，比较适合高频的应用，IGBT工作频率在20K，碳化硅100K赫兹可以高效的运行。他的开关损耗、导通损耗小，工作温度比较高，硅的工作结温是150度到200度，碳化硅理论上可以超过200度。它还有一个特性是可以做一些比较高压的器件，可以做10kV以上的器件。由于它有各种各样的优势，目前在600伏以上的电力电子领域，比如说FPC电源、光伏逆变器、新能源汽车的电机控制器、车载充电机、DC-DC及充电桩有很多的应用，随着价格的下降，在白色家电、轨道交通、医疗设备、国防军工也会得到比较多的应用。市场刚才陈总也介绍了，市场容量是5亿美元左右，随着电动汽车行业的需求驱动，现在的增长速度超过30％，也有的说40％到50％，总的来说增长的速度比较快，有一个机构预测到2027年碳化硅的功率器件的市场容量可以达到120亿，还是比较可观的数字。介绍一下全球碳化硅产业链上的公司，这个产业链分为几个环节，从SiC、外延、设计、工艺、封装以及系统的集成。可以按每个公司跨越几个产业链的环节分为几种：IDM公司，比如说典型的CREE旗下的Wolfspeed，和日本的ROHM，他们横跨整个产业链。也有一些公司只做里面的某一些环节，衬底环节除了CREE公司做得比较好以外，还有美国的道康宁，还有美国的Ⅱ-Ⅵ，国内做得比较好的有山东天岳（华为的哈勃投资2019年投资了山东天岳），另外还有一家北京的天科合达，还有瑞典的NORSTEL，它被ST公司全资收购。外延方面做得比较好的是日本企业和台湾嘉晶，国内有瀚天天成和东莞天域做外延比较好。器件设计行业的公司比较多，国际上接近20家公司，国内我们认为做得比较好的有泰科天润、基本半导体，还有中电13所、55所的研究所也在做，这是产业链大概的介绍。国内的情况还算不错，一个国家可以完整的做第三代半导体碳化硅整个产业链的也没有几个国家，也就是日本、美国、中国，我们国家是整个产业链都能做，产业链每个环节和国际先进的水平还有一些差异，比如说衬底环节，国际上已经做到8寸的衬底，国内只能做到6寸。器件的环节，MOSFET只有我们公司量产碳化硅的MOSFET，国内其他的公司可能还在工程样品的阶段。国内对碳化硅非常重视，政府和民间都投入了大量的资源，未来会缩短和国外的差距。国际上的大公司对这个行业也是非常看重的，近几年投入巨资来增加对这个行业的投入，举个例子，比如说美国的CREE公司，宣布投资10亿美元，产能未来五年扩大十倍。日本的罗姆投资45亿人民币，产能扩大16倍。韩国的SKSiltron做8寸、12寸的硅片比较好，他们也把业务领域以收购的方式扩大到碳化硅的领域，其他一些公司像英飞凌、昭和电工也有比较大的投资举动，说明国内和国外都是非常看好这个行业的。| 典型应用：电动汽车、国防军工、轨道交通1、电动汽车，一共有四个部件可以用到碳化硅，车上的有三个，分别是车载充电器OBC、DC-DC的变换器，以及DC-AC主逆变器，前面两个部件大量使用碳化硅的二极管和碳化硅的MOSFET，比亚迪和北汽新能源已经在用了，DC-AC主逆变器做得比较早的是丰田，他们2010年开始试用碳化硅的主逆变器，后面的发展可能是因为一些技术和产业的问题，没有大规模的上。第一个上的是特斯拉Model3，他是用了24个小的器件做并联，每个用的是小的单管的器件。为什么在车里，这些车企愿意用碳化硅的器件，它可以减小逆变器的体积、减小重量，它可以提升整个效率，损耗会小一些。这是2017年、2018年意法半导体碳化硅和硅的性能对比，随着技术的进步，现在一般最新的研究认为，碳化硅可以提高三到八个百分点的效率，对汽车来说，同样的续航里程下可以减小3到8个百分点的电池损耗，大家知道电池是比较贵的，整体的系统成本可能是持平或者是下降的。很多的公司计划在2022年或是2023年开始大量使用碳化硅的器件。车规半导体有一些独特的特点，比如说产品开发周期长、行业壁垒高，最低的要求是要有16949体系的要求，对具体的器件，分立器件有AEC-Q101的要求，模块有ISO26262的要求，不同的车厂有不同的要求。芯片的验证时间至少需要两三年才能完成车规认证并且进入到整车的供应链，时间周期是比较长的。一旦进入整车的供应链，供货周期也会比较长，车型的生命周期可能有五到十年，可以比较稳定的供货，有稳定的合作关系。2、国防军工，比如说高能武器、全电装甲车的电源、飞机和舰载的电源，还有雷达电子、卫星也是可以用到碳化硅的器件。3、轨道交通，日本的《朝日新闻》报道，今年日本新干线最新的型号N700S在牵引逆变器，主逆变器往往功率非常大，往往达到兆瓦级别，他们会用碳化硅的器件作为核心的功率器件，可以减少重量、体积，效率还可以提高。国内的中车在开展相应的研究，我看到已经有报道说，他们用了混合型的模块，开关器件用IGBT，并联的碳化硅二极管在云南的地铁线路上试运行，国内也有这方面的研究。| 技术进展：材料、器件、封装、驱动给大家介绍一些产业链的概念，首先是高纯的粉末，粉末在单晶炉里，这个炉子和蓝宝石生产的单晶炉比较像，需要高温的环境，单晶炉里生产成碳化硅的晶锭，通过切、磨、抛三道大的工序得到碳化硅的衬底，衬底再拿到碳化硅的外延炉长碳化硅的外延，得到外延片以后拿到晶圆厂做光刻、离子注入、金属钝化、退火等。做完前道再做后道，得到一颗一颗小的芯片，芯片再送到封装厂，封装成分立器件，最后再把器件送到设备厂商，集成到各种各样的设备应用里，这是碳化硅产业链的制备过程。首先介绍一下衬底，衬底是最近几年发展得比较快，很多主流厂商进入到6英寸衬底的生产环节，最新的像科锐公司已经展示了他们8英寸的衬底样品和加工好的晶圆样品，他们是在2022年、2023年左右开展8英寸的生产，走得确实是比较靠前的。碳化硅相对来说晶格的结构更致密一些，没办法用硅拉单晶的方法，只有在高压和高温的环境中才能生长，主流的PVT方法，大家可以看这幅图（见PPT），单晶炉里，类似一个种子样的东西放在上面，下面是碳化硅的粉末，在高温的环境下升华，升华以后凝结在上面，最后越长越大，最后长成晶锭，最后再加工成一片一片的衬底，这是目前主流的生长方法，很多大公司用这种方法。外延炉里通过反应堆，衬底会有小的斜切，会一层一层外延长上去，长成需要的厚度，需要通过控制气体的比例控制掺杂的浓度，最后得到碳化硅的外延片。衬底和外延的生长过程中，会有比较多的缺陷，这种生长方法相对是比较复杂的，硅的拉单晶方法可以做的纯度非常高，6个9甚至更高，碳化硅会有几个主要缺陷，Dowfall、Mcropipe、Carrot、Triagle。如果一个器件包含一个缺陷，这个器件可能就是不合格的，整体的良率会降低，材料供应商想各种各样的工艺办法减少材料上的缺陷，最后做成的器件性能更好、良率也会更高。碳化硅器件的工艺开发流程，简单可以分为三个大的步骤：模拟仿真、工艺开发、测试分析。首先在仿真软件里就结构做模拟仿真，定出版图设计，设计好的版图进行真正的工艺实现，先是长外延再做工艺的加工光刻等一系列的步骤，最后得到碳化硅的晶圆片，再做几种测试，CP测试，再划片测试电性能，再做老化等可靠性的测试，最后还要做一些破坏性的测试，高温、高压的情况下，长时间的运行，分析薄弱点在哪里，再把所有测试的结果反馈给模拟仿真进行优化，优化好的结果再做一次工艺实现和分析，几个循环做起来，一般可以得到符合要求的器件。工艺实现的过程中，碳化硅也有一些不同，硅是不透明，碳化硅是半透明，基台要做处理和调节。外延的生长环节碳化硅需要的温度更高，退火的环节也需要温度更高，掺杂的浓度、粒子浓度也会有一些不同，这是碳化硅技术的难点。器件的结构来看，碳化硅的器件结构和硅的结构是非常近的，所有硅可以做的器件，碳化硅用非常接近、非常类似甚至一样的结构也是可以做的，像二极管、MOSFET、IGBT等，结构上基本是一样的。但是也有一些区别，电压的区别，碳化硅的材料耐压性能比较好，同样的结构，碳化硅做出的电压更高，对1200伏等级来说，是用大功率器件比较多的等级。硅器件来说一般是IGBT的结构，对碳化硅器件一般是MOSFET的结构，有平面的DMOSFET，也有TrenchMOSFET。全世界有差不多接近20家公司可以生产碳化硅二极管，MOSFET稍微少一点，加起来有十家，其中平面的MOSFET相对更成熟一些，沟槽的MOSFET相对难度更高一些，其他几种形式的器件还不是主流的器件，现在做的人不是特别多。碳化硅二极管发展的情况，二极管发展比较成熟，第一个商业化应用是在2001年英飞凌的碳化硅二极管，差不多二十年的时间，现在英飞凌的产品已经发到第六代，采用MPS、薄片、沟槽等技术，功率密度、电流密度可以做得比较高，电压现在也从600伏发展到3300伏等多个系列。MOSFET发展状况，市面上主要的还是以平面MOSFET为主，罗姆和英飞凌做沟槽的MOSFET，沟槽的MOSFET有一个优势，阻抗更小，同样的电流密度尺寸可以更小，芯片的产量可以更高、成本会低一些，我们认为沟槽也是未来的一个发展方向。碳化硅器件还能做双极型的器件，硅的IGBT现在商业化高的是6.5千伏，碳化硅理论上可以做到16千伏甚至更高的电压，实验室报最多的是25千伏的IGBT，主要应用在电网里。现在很多电网系是从交流输电往直流输电转换，转换成800千伏，1000千伏的直流输电，直流输电需要在输电线的两端建换流阀，现在用MMC级联、串联的方式，因为6.5千伏需要的器件数量非常多，器件数量一多，系统的可靠性会差一些，需要做很多的旁路和保护。如果有高压的碳化硅器件，比如说有18千伏，科技部和国家电网在做18千伏碳化硅IGBT的项目，项目成功可以把器件数量减小原来1/3，系统的可靠性会提高，这也是未来比较有前景的方向，一个换流阀需要用十几亿的IGBT器件，每年都会建几条线，一个市场可能有几亿美元的市场，是非常可观的。碳化硅的功率模块的发展情况，目前市面上主流的还是老式的封装，已经用很多年的62毫米的标准封装，EconoDual封装用得比较多，这些都是为硅的器件开发的，他们没有办法把碳化硅的特性，比如说高温、高频充分发挥出来，很多厂家都在开发专用的碳化硅器件，这个是特斯拉里用的ST的技术，比如说用了银烧结，散热的效果好，芯片又进行了一些优化，工作的温度可以做得比较高，这是一些新的封装。我们公司自己也在开发面向新能源汽车的碳化硅功率模块。碳化硅的技术里，另外有一个比较重要的是驱动器，MOSFET有源的器件都是需要驱动器动作，MOSFET又有一些动作的特点，比如说预置电压比较低，现在在3伏左右，还有关断和开通的电压和硅不一样，还有短路耐受偏低，大概在5微秒左右，IGBT可以承受10个微秒短路的时间，在设计碳化硅启动的时候需要有更高的开通关断的速度，延时要小，选择合适的开通关断的电压。短路保护的响应和动作的时间都要比较短，才能保护住器件，这是驱动器比较重要的方面，驱动器和器件两个结合起来配合才能把器件用好。| 氮化镓器件简介收到主持人的邀请，让我介绍一下氮化镓方面的工作，也是第三代半导体，我临时总结了一些内容，给大家介绍介绍，我对这方面也不是特别熟。氮化镓也是第三代半导体，和碳化硅一样，第一代主要是硅和Ge，第二代是GaAs和InP，第三代半导体应用领域更广，氮化镓可以用于功率器件，另外可以用于射频器件，氮化镓还有一个应用是可以用于LED，现在用于比较广泛，诺贝尔奖就是氮化镓蓝光LED。功率器件氮化镓也做二极管和场效应晶体管。射频期间可以做PA、LNA等用在基站和雷达里。功率器件来看，氮化镓和碳化硅有一些分界线，功率来看，氮化镓比较适合650V以下的电压器件，和他的器件结构是有关系的，氮化镓一般是平面型的器件，也就是说电压主要是在平面上走，不是像碳化硅一样垂直性的。另外可以从功率上来分，氮化镓一般是做1000W、3000W以下的小功率应用，比如说充电头、消费类的，大概只有几十瓦，氮化镓比较适合的，碳化硅是大功率，轨道交通上兆瓦的应用都是有的，这是应用上做的一些区分。整个市场，氮化镓的市场目前不是特别大，2019年在7000多万美元的量级，它的增长速度很快，2019年以后快充市场爆发以后，氮化镓的增长速度比较快，明年大概1.65亿的数字，这是yole的数据。氮化镓的射频器件增长非常快，原来4G里很多用LDMOS做射频器件，氮化镓里是可以在6G赫兹的宏基站都可以应用到，未来的应用场景是非常明显的。已经有很多在安装的基站里使用。技术上来看，纯氮化镓的衬底做到2寸，或者是4英寸小批量的过程，国内也有一些公司，苏州有一家公司做衬底。外延又分几种，碳化硅衬底长氮化镓，现在4寸往6寸转。还有硅基氮化镓，硅的衬底上长氮化镓的外延做功率器件，现在量产是台积电6寸的比较多，也有一些在做8寸的硅基氮化镓的研发和生产。射频器件，650V及以下的硅基氮化镓功率器件已生产，最大的功率可以达到1800W。这里列举的氮化镓产业链上的主要公司，我就不做特别详细的介绍，大家可以看一下。介绍一下最近特别火的氮化镓应用就是快充，去年有30多家公司发布的基于氮化镓的快充，倍思也有相应的产品，今年小米发布氮化镓的充电器，一下子把大家的热情激发出来。他们用氮化镓的几个好处，开关频率可以很高，原来用硅的器件时，开关频率大概是200千赫兹，用到氮化镓可以达到500千赫兹，电感被动的元件可以缩小尺寸，它的损耗更小，散热要求会再降低一些，充电器的尺寸就会更小。我看到一些市场调研的报告，去年全球有300万、500万台应用氮化镓快充的产品，今年会增长更快一些，预测会达到1500万台左右的量级，增长是非常快的，氮化镓也是很有前景的行业。| 公司介绍：公司简介、产品介绍、发展规划简单介绍一下我们公司，我们公司2016年成立，我们公司总共有70多人，大概的方向覆盖材料制备，主要是外延；芯片设计、制造工艺、封装测试、驱动应用等各方面。成立以来得到了深圳市和清华大学的大力支持，力合资本也是我们的股东，也给了我们非常多的帮助。我们的主要产品是碳化硅二极管和MOSFET，其中600伏到1700伏的碳化硅二极管已经量产，650伏二极管车规正在认证中预计一两个月可以完成。1200伏的碳化硅MOSFET进入小批量的量产阶段，客户量已经不算太小，车规级碳化硅模块在去年第四季度开始上车测试，整体的产品性能还是可以达到国际的一流水平。我们有一些自己独有的技术，比如说外延生长的技术，还有一些核心的工艺，比如说沟槽的刻蚀工艺、高温栅氧工艺，这些技术可以让我们做出来的器件和进口品牌对标。这是西安功率半导体测试中心的结果（见PPT），这几项参数，反向漏电流，正向压降基本上和进口产品是在一个水平线上，浪涌电流比英飞凌差一些，比其他的都好一些，良率也比较高，二极管可以做到95％以上，整体的一致性也做得比较好。这是一些实测参数的对比，可以看到和科锐的产品对比，基本上都是一致的。碳化硅的MOSFET，10月第一款1200伏10安160豪欧的MOSFET通过所有工业级的可靠性测试，是第一家通过所有测试的，相应的参数，阻抗、阈值电压、耐压和国际知名品牌在一个水平线上，栅极经过测试寿命也在200年以上，也是符合要求的。同时我们在开发一些新型的封装，这是TO-247-4L的封装，普通的三极管的基础上，多加了SS级，可以减少整体损耗，实测的结果可以降低损耗15％到21％，这是我们所有工业级可靠性测试的结果。我们还在开发车规级的模块，我们开发1200伏、200安的项目，我们和珠海英博尔联合获得广东省重点项目，开发基于碳化硅的电驱系统，我们和一汽、北汽、华域、蓝海华腾合作，预计2020年送样测试我们还开发的全碳化硅的逆变器，基于自己的模块和自己设计的驱动器做的800VDC，150kW，方便客户进行快速的测试工作。介绍下我们的产业布局，目前总部在深圳，深圳坪山区筹建车规级的器件封装基地。南京江北新区外延制造基地开始建设，日本名古屋是车规级模块封装研发中心，瑞典Kista是碳化硅外延研发中心，我们和国内合作伙伴进行碳化硅晶圆片制造工厂的工作。本资料为金融界网站（jrj.com.cn）经股份有限公司授权发布，未经天风证券股份有限公司事先书面许可，任何人不得以任何方式或方法修改、翻版、分发、转载、复制、发表、许可或仿制本资料内容。免责声明：市场有风险，投资需谨慎。本资料内容和意见仅供参考，不构成对任何人的投资建议。

SiC(碳化硅)项目可行性研究报告-为何被称为是新一代功率半导体SiC(碳化硅)作为第三代半导体，以耐高压、高温和高频，在高性能功率半导体上显出优势。据SiC厂商罗姆基于IHS的调查显示，2025年整个市场规模将达到约23亿美元。在应用中，在光伏和服务器市场最大，正处于发展中的市场是xEV（电动与混动汽车）。随着SiC产品特性越做越好，在需要更高电压的铁路和风电上将会得到更多的应用。不过，制约SiC发展的关键是价格，主要原因有两个：衬底和晶圆尺寸。例如晶圆尺寸越大，成本也会相应地下降，罗姆等公司已经有6英寸的晶圆片。在技术方面，众厂商竞争的有两个焦点：技术和原材料。不久前，罗姆半导体（北京）有限公司设计中心所长水原德建先生介绍了SiC的优势及工艺技术。1、什么是SiCSiC(碳化Si)是以1：1的比例，用Si(Si)和碳(C)生成的化合物。SiC硬度很高。市面上最硬的是钻石，硬度为15，SiC的硬度是13，已接近钻石的硬度。SiC的物理特性。与Si和GaN(氮化镓)相比，如图。Si是市场上现在用得最多的材料。目前半导体功率元器件中的材料主要是这3种材料。SiC在物理特性上的好处。第一是击穿场强度会更强，因此耐压更高，所以它可以做成耐高压的产品。第二是熔点和Si相比会更高一些。这样可以耐更高的温度，大约可以耐到Si温度3倍以上。第三个好处是电子饱和速度会更快一些，所以SiC的频率可以做得更高。另外还有两个优势：一是热传导性很高，这样冷却更容易去做；再有，禁带宽度更宽，这样可以使工作温度更好做。因此总结起来SiC的五角形优势，从产品本身看，SiC耐高压、高温和高频；另外在设计上，因为SiC耐的温度会更高一些，因此更容易做冷却和散热设计。2、SiC性能优势明显，是更佳衬底材料随着半导体工艺及材料的发展，以SiC为代表的半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求，其主要性能优势如下：1）低能量损耗。SiC具有3倍于硅的禁带宽度，使得SiC器件泄漏电流比硅器件大幅减少，从而降低功率损耗，同时SiC器件在关断过程中不存在电流拖尾现象，开关损耗低，大幅提高实际应用的开关频率。2）耐高压。SiC击穿电场强度是硅的10余倍使得SiC器件耐高压特性显著高于同等硅器件。3）耐高温。SiC相较硅拥有更高的热导率，使得器件散热更容易，极限工作温度更高。耐高温特性可以带来功率密度的显著提升，同时降低对散热系统的要求，使终端可以更加轻量和小型化。SiC与传统材料性能对比SiC功率半导体的性能优势主要体现低关断损耗与导通损耗。通过两组实验对比可以发现，硅基IGBT、FRD模组在开关关断时会产生尾（tail）电流，因而产生不必要的开关损耗，使用SiC MOSFET、SBD的模组的关断损耗（Eoff）降低了88%。同时，因硅基IGBT的尾电流随温度升高而增加，在高温时损耗相较于SiC MOSFET将进一步加大；而硅基IGBT、FRD组成的模组在开关导通时，恢复电流（红色虚线圈起部分）是开关导通时的一大损耗，而在SiC MOSFET、SBD组成的模组中则几乎无相应波形，SiC MOSFET、SBD的模组与硅基IGBT、FRD的模组的导通损耗Eon相比降低了34%。同时，由于SiC有较高的禁带宽度，SiC功率器件可承受较高的电压和功率，其器件体积可变得更小，约为硅基器件的1/10；此外同样由于其高禁带宽度，SiC器件可进行重掺杂，SiC器件的电阻将变得更低，约为硅基器件的1/200。同规格SiC器件与硅器件对比情况SiC晶片在生长时根据掺杂不同可分为导电型及半绝缘型，导电型晶片用于生长SiC外延，主要用于制造功率器件，下游应用于新能源汽车及光伏；半绝缘型晶片用于生长氮化镓外延，主要用于制造微波射频芯片，应用于5G、通讯等。SiC生长制备环节及应用分类3、成本是主要瓶颈，下降趋势明显目前各类SiC器件成本仍比Si基器件高2.4~8倍，但受下游扩产及电动车需求逐步增加，年降幅达36~46%，逐步接近商业化应用。根据CASA统计，SiC二极管中耐压600V-650V的SiC SBD，2019年底的平均价格是1.82元/A，较2018年底下降了35.92%，与Si器件的差距缩小到2.4倍左右；1200V的SiC SBD的均价降至4.09元/A，较2018年下降了45.76%，但与Si器件的差距仍然保持在5倍左右，耐压600V-650V的SiC晶体管在2019年底的平均价格是2.44元/A，较2018年底价格下降了46.4%，与Si器件的差距由12倍缩小到8倍左右。耐压1200V的SiC晶体管的价格降价明显，降至3.9元/A，较2018年底下降了45%，与Si器件的差距仍然保持在6倍左右。SiC与Si二极管价格对比（元/A）SiC与Si晶闸管价格对比（元/A）我们预计2022~2023年为达到SiC达到合理性价比的关键节点，主要原因在于：1）根据Cree官网，Cree龙头厂商预计2022年扩产完成，产能扩大至30倍，大规模量产带来的规模效应将导致SiC器件成本大幅下降；2）据CASA第三代半导体白皮书，目前国内6寸线良率较低，约20%~30%左右，随着国内加速研发及扩产，未来6寸线良率将逐步上升，提高每片晶圆利用率，从而降低成本，且6寸线的应用较4寸线将节省30%左右的成本；3）全SiC的逆变器预计从2022/23年在主流豪华电动车品牌中开始量产，终端需求逐步释放将提升厂商产能利用率，摊薄SiC器件生产成本。4、新能源车及光伏普及，驱动需求高速增长SiC MOSFET 未来有望成为主流应用的半导体功率器件。目前，主流的功率器件可分为二极管、晶体管及 IGBT 等，二极管特性为耐高压但开关速度较慢，以 MOSFET 为例的晶体管则具有开关速度快，高压情况下损耗较大的特点，IGBT 则是兼具耐压较高、开关速度高两种特性，因此也在下游汽车、光伏等领域大范围得到应用，但未来随着下游应用的发展，对器件的耐高压、耐高温及低损耗有了进一步的要求，而由于 SiC MOSFET 由于具备高导热特性，更符合高温作业应用与高能效利用的要求，因此随着 SiC 成本的下降，SiC MOSFET将会逐步取代 IGBT，广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、智能电网等领域。根据 Yole 统计，2019 年全球 SiC 功率半导体市场规模为 5.4 亿美元，受益于新能源汽车及光伏领域需求量的高速增长，预计到 2025年 SiC 功率半导体市场规模预计将达 25.6 亿美元，2019~2025 年 CAGR 达 30%，其中，在 xEV 与充电桩在 2019~2023 年的 CAGR 分别达到了 38%与 90%，光伏领域则达到 17%，考虑到今年以来光伏接近平价进入普及拐点、新能源车销量明显提升，我们认为未来几年 SiC 市场规模预测将显著上修。2019-2025 年 SiC 功率半导体市场规模情况2019-2025 年 SiC 下游各应用复合增长率降损效果显著，汽车成为 SiC 市场增长主要驱动力新能源汽车在使用过程中涉及电能转换的部分有：1）电网的交流电、发电机发出的交流电转换为向电池充入的直流电，即直流充电桩、车载充电机及混动汽车发电机的 AC/DC 整流转换部分；2）电池的直流电转换为电机所需要的交流电，即汽车主逆变器、电机、空调、照明等交流电设备的 DC/AC 逆变转换部分；3）电池的直流电转为小功率电子设备供电，即汽车的高压直流电转换为低压直流电的 DC/DC 直流变压转换部分。而这其中较为关键的、影响整车性能表现的电能转换部分即充电桩、主逆变器和电机三部分，其功率器件用量较大。光伏逆变器市场大幅增长，SiC 渗透率提升据天科合达招股书，在光伏发电应用中，基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统的 10%左右，却是系统能量损耗的主要来源之一。SiC MOSFET 或 SiC MOSFET+SiC SBD 结合的功率模块的光伏逆变器能将转换效率将由96%提升至99%以上，能量损耗则可降低50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，此外能缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命等也符合未来光伏逆变器未来的发展趋势。目前安森美已推出适用于太阳能逆变器应用的全 SiC 功率模块，集成了一个 1200V、40mΩSiC MOSFET 和具有双升压级的 1200V，40A SiC 升压二极管，SiC 价值量占整体逆变器成本的 10%，根据 CASA 预测，2025 年光伏逆变器中 SiC 器件价值占比将增长至 50%，因此我们认为光伏逆变器中 SiC 的应用将成为 SiC 器件市场需求增长的另一驱动因素。光伏逆变器中 SiC 功率器件占比预测全球光伏装机量预测此外，光伏逆变器需求量与下游光伏装机量相关性较高，受益于光伏发电经济效益优势日益显著，全球光伏产业已由政策补贴驱动转入"平价上网"过渡阶段，2019 年我国第一批光伏发电"平价上网"项目申报数量达到 168 个，累计规模达 14.78GW，2020 年全国 19 省申报平价项目 33GW，CPIA 预计到 2025 年时，乐观情景下全球光伏新增装机量有望增加至287GW，2019-2025 年间复合增长率为 16.40%。受益于光伏装机量上升，逆变器市场需求将大幅增长，根据 CPIA 统计全球均价约 0.4 元/w 计算，2023 年每年光伏逆变器新增市场将增长至 800 亿元左右，约 110 亿美元，按照 SiC 器件在功率器件中 30%左右的渗透率，根据索比光伏网数据，功率器件价值量占总成本比重 10%的水平，对应市场空间为 3 亿美元。SiC(碳化硅)项目可行性研究报告编制大纲第一章总论1.1SiC(碳化硅)项目背景1.2可行性研究结论1.3主要技术经济指标表第二章项目背景与投资的必要性2.1SiC(碳化硅)项目提出的背景2.2投资的必要性第三章市场分析3.1项目产品所属行业分析3.2产品的竞争力分析3.3营销策略3.4市场分析结论第四章建设条件与厂址选择4.1建设场址地理位置4.2场址建设条件4.3主要原辅材料供应第五章工程技术方案5.1项目组成5.2生产技术方案5.3设备方案5.4工程方案第六章总图运输与公用辅助工程6.1总图运输6.2场内外运输6.3公用辅助工程第七章节能7.1用能标准和节能规范7.2能耗状况和能耗指标分析7.3节能措施7.4节水措施7.5节约土地第八章环境保护8.1环境保护执行标准8.2环境和生态现状8.3主要污染源及污染物8.4环境保护措施8.5环境监测与环保机构8.6公众参与8.7环境影响评价第九章劳动安全卫生及消防9.1劳动安全卫生9.2消防安全第十章组织机构与人力资源配置10.1组织机构10.2人力资源配置10.3项目管理第十一章项目管理及实施进度11.1项目建设管理11.2项目监理11.3项目建设工期及进度安排第十二章投资估算与资金筹措12.1投资估算12.2资金筹措12.3投资使用计划12.4投资估算表第十三章工程招标方案13.1总则13.2项目采用的招标程序13.3招标内容13.4招标基本情况表关联报告：SiC(碳化硅)项目申请报告SiC(碳化硅)项目建议书SiC(碳化硅)项目商业计划书SiC(碳化硅)项目资金申请报告SiC(碳化硅)项目节能评估报告SiC(碳化硅)行业市场研究报告SiC(碳化硅)项目PPP可行性研究报告SiC(碳化硅)项目PPP物有所值评价报告SiC(碳化硅)项目PPP财政承受能力论证报告SiC(碳化硅)项目资金筹措和融资平衡方案第十四章财务评价14.1财务评价依据及范围14.2基础数据及参数选取14.3财务效益与费用估算14.4财务分析14.5不确定性分析14.6财务评价结论第十五章项目风险分析15.1风险因素的识别15.2风险评估15.3风险对策研究第十六章结论与建议16.1结论16.2建议附表：

碳化硅（SiC）电力电子器件将替代IGBT——这是英飞凌、罗姆等国际知名企业一致观点。该观点获得了全球电驱动领域普遍认同。中国科学院院士欧阳明高曾表示，在驱动电机方面，碳化硅将取代IGBT。继中车、比亚迪的碳化硅（SiC）器件发布后，2020年11月18日，新能源汽车电机电驱动领军企业精进电动正式发布了全新的“高功率车用碳化硅控制器产品”。这标志着我国在电机驱动核心器件领域又向国产化迈进了坚实的一步。精进电动发布“高功率车用碳化硅控制器产品”更轻更小更高效的碳化硅（SiC）功率半导体器件生产经历了晶闸管、IGBT和碳化硅（SiC）三代技术，碳化硅（SiC）是目前最先进的技术，将在未来5年内成为行业主流。SiC是碳化硅的简称，是第三代半导体材料，具有显著优势，与被称为电动汽车CPU的IGBT一样，被广泛应用于家用电器、电动汽车、高铁及城轨交通、航天航空等领域。在新能源汽车领域，在驱动电机方面，电机控制器价格昂贵，核心器件IGBT大多依靠进口，直至2018年，中国企业研发制造的IGBT占据了约40%市场份额，国内IGBT关键核心器件已被攻克。IGBT更领先的下一代技术便是碳化硅。业界第一个采用碳化硅（SiC）的是特斯拉，Model 3的前后电机控制器都使用碳化硅（SiC），著名的电动方程式（Formula-E）赛车中也用到了SiC技术。相比于IGBT，碳化硅（SiC）是一个更先进的做控制器的电力电子芯片，频率、效率可以做到很高，体积可以非常小。碳化硅（SiC）器件的工作结温在200℃以上，工作频率在100kHz以上，耐压可达20kV，这些性能都优于传统硅器件；体积可减小到IGBT整机的1/3-1/5，会降低大约70%-80%，重量可减小到40-60%；还可以提升系统的效率，进一步提高性价比和可靠性。总之，碳化硅（SiC）损耗更低，更省电；速度更快，频率更高；器件体积更小，更适合做电驱电控一体化。国内外的企业都已意识到了碳化硅（SiC）的先进性并纷纷布局。从上世纪80年代开始，丰田已经研究布局碳化硅（SiC），比国际同行提前30年。当前全球市场中，科瑞公司、英飞凌、罗姆、意法半导体等企业在此方面优势明显。但成品率低、成本高等问题也是当前碳化硅发展面临的瓶颈。碳化硅（SiC）芯片载流能力低，成本过高，同等级别的SiC MOSFET芯片，其成本是硅基IGBT的8-12倍。中国的碳化硅（SiC）发展现状随着我国电动汽车行业的快速发展以及国内电控系统产业链的逐步完善，电控系统的国产化率逐步提高。在新能源汽车中，功率器件是电驱动系统的主要组成部分，对其效率、功率密度和可靠性起着主导作用。目前，新能源汽车电驱动部分主要由硅基功率器件组成。随着电动汽车的发展，对电驱动的小型化和轻量化提出了更高的要求。以中车、比亚迪、精进电动等为代表的中国新能源汽车电驱动领域技术领先企业，在此方面不遗余力，技术及应用方面已取得初步成效。1、中车据了解，面对技术被国外垄断的现状，从2010年起，中车时代电气就开始着手构思SiC芯片，并于2011年与中科院微电子所成立联合研发中心，正式开展碳化硅（SiC）功率半导体器件研究。作为国内轨道交通领域的佼佼者，其研发生产的碳化硅器件广泛应用于轨道交通、新能源汽车等领域。2013年以后，中车陆续获得国家科技重大专项“02专项”等多项国家重点项目支持，其自主研发的碳化硅功率模块于2016年在轨道交通、光伏逆变器成功进行示范应用。2017年，中车6英寸碳化硅（SiC）生产线完成技术调试。此次6英寸SiC芯片试制成功是SiC芯片国产化进程的重要一步，也是我国碳化硅（SiC）功率半导体器件产业发展的里程碑。2017年10月，中车电动牵头承担国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项——“宽禁带半导体电机控制器开发和产业化”项目。中车碳化硅（SiC）模块历经三年，中车电动联合国内资源，先后攻克3项基础科学难题，突破6大关键技术瓶颈，研发出了碳化硅大功率燃料电池DC/DC变换器，属行业首创。碳化硅功率器件具有“超高频”、“高耐压”、“低导阻”三大优异性能，为氢能汽车燃料电池DC/DC变换器带来革命性的创新。中车电动研制的氢能汽车燃料电池DC/DC变换器，相比传统基于IGBT模块变换器产品，开关频率提升4倍以上、功率密度提升3倍以上，系统平均效率大于97%，最高效率可达99%。目前，中车电动获得的400套氢燃料电池系统核心部件订单，正是基于碳化硅（SiC）研制的大功率燃料电池DC/DC变换器。这是国内首个商业化应用的碳化硅（SiC）大功率燃料电池DC/DC变换器。2、比亚迪从2005年起，比亚迪就致力于做车用功率器件。一直以来，IGBT这个新能源汽车驱动的“CPU”长期被国外厂商垄断。经过十余年的不懈努力，比亚迪打破了国外技术封锁，成功研发出车规级IGBT4.0产品，稳稳占据了行业标杆地位。据了解，比亚迪自主研发的IGBT已大批量装车，累计装车超过60万辆，单车行驶里程最长也已突破100万公里。在攻克了IGBT这一关键核心器后，比亚迪转而研发效率更高的碳化硅（SiC）器件，并宣布将在2023年全方位由碳化硅替代IGBT。2017年，打破技术垄断，比亚迪微电子团队通过不断设计试验，已自主研发出适合于新能源汽车使用的两款碳化硅功率MOS器件BF930N120SNU（1200V/30A）和BF960N120SNU（1200V/60A），N沟道增强型功率MOSFET，并同步研制开发1200V/200A和1200V/400A全SiC MOS模块。2020年2月，比亚迪公布了自主研发并制造的高性能碳化硅MOSFET控制模块，并宣布将搭载在新上市的比亚迪汉EV车型上。该碳化硅模块能够降低内阻，增加电控系统的过流能力，大幅提升电机的功率与扭矩。比亚迪汉EV比亚迪碳化硅（SiC）模块比亚迪汉EV是国内首款应用自主研发碳化硅（SiC）模块的电动汽车。汉车型有非常强劲的能力，百公里加速3.9秒，扭矩高达600多牛米，最大功率超过300多千瓦。电动汽车在追求更短的百公里加速时，需要电机全马力高效快速输出，也需要驱动电机有更高的电压平台，要求逆变器内的功率器件能够承受住高压，SiC功率模块的优势就在于此。它能够承受比Si基功率器件更高的电压。比亚迪半导体在SiC模块正面采用铜夹互连工艺，降低寄生电感，提升芯片过电流能力。最终其SiC模块实现了可达200KW的输出功率，提升一倍的功率密度。这不仅是自主应用第三代半导体材料的开始，更是该材料进入中高端量产车的开端。比亚迪也成为国内第一家大量在汽车上使用碳化硅的企业。但比亚迪的车用功率器件大部分用于自身供给，产品则更适用于乘用车。3、精进电动如果说碳化硅在乘用车市场的优势主要体现为性能和效率，在商用车市场的优势则是高效。从Si材料到碳化硅（SiC）材料，意味着电驱动系统各项效率指标得到全面提升。也就是说，在同等电池配置、同样运行工况下，电动汽车将获得更长的续航里程，以及更低的使用成本。在2020北京道路交通运输展上，精进电动发布的高功率碳化硅控制器公司多年研发的结晶。精进电动董事长、CEO、总工程师余平在发布会上指出，第三代半导体碳化硅的普及和应用是电驱动系统发展的必然趋势。精进电动高功率碳化硅控制器随着新能源商用车的快速发展，客车进入了技术升级换代时期，中重卡成为新的增长点。客车、货车是生产工具，经济性远高于消费者市场。精进电动研发的碳化硅控制器，通过先进的设计和出色的电控软件，结合精进的电机和传动技术，可以更充分地发挥碳化硅的效率优势。精进电动发布的碳化硅控制器系列功率范围在300kW直至近600kW，最高功率可以达到700kW，最高峰值功率密度可以达到50kW/L，国际国内市场上均处于领先地位。碳化硅控制器可满足ISO26262最高功能安全等级，融入了精进电动应急电源专利技术，可实现车辆在丢失低压电的时候，保证车辆安全下山及自由拖车，满足不同工况的需求。同时，碳化硅控制器可将电子驻车、油泵控制、电磁阀控制等选配功能集成到单一箱体内，极大减少了连接器和线束，使整车降低约4.8%的能耗，节省空间从而降低成本。据悉，经过了和德、日、美等顶级供应商一年多的竞争，该碳化硅控制器的定制版，已斩获了大众旗下的商用车集团——TRATON集团的批量定点，将大批量配套TRATON集团在全球市场的客车和重卡，包括德国曼、瑞典斯堪尼亚等知名品牌。产品上市后将连续批量生产多年，成为精进电动历史上最大的单一商用车产品订单。电池、电机、电机驱动是新能源汽车的三大核心部件，世界各国都在布局研发，竭力降低三大部件的体积和重量。电机驱动由主回路和控制电路构成，而主回路部分的体积和重量约占总体的85%，而功率器件是主回路的核心。围绕功率器件进一步提高功率密度成为降低电机驱动成本的研发重点。以美国科瑞公司和日本罗姆公司为首的器件制造厂商现已开发出多种适合新能源汽车的碳化硅开关芯片与二极管芯片，部分芯片已实现产业化。在此方面我国也在积极布局，随着充电桩、新能源汽车的不断普及，碳化硅（SiC）电力电子器件在电源转换、逆变器等应用中已经具备技术和综合成本优势，规模化生产也将促进价格进一步下降。

获取《第三代半导体SIC：爆发式增长的明日之星》完整版，请关注绿信公号：vrsina，后台回复“5G报告及白皮书”，该报告编号为20bg0347。我们认为国内外 SIC 产业链日趋成熟，成本也在持续下降，产业链爆发的拐点临近，Yole 预计 SIC 器件空间将从 2019 年8 4.8 亿美金到 2025 年30 亿美金 2030 年100 亿美金，即10 年20 倍增长。根据 Yole 预测，SIC 和 GaN 电力电子器件（注意是 GaN 在电力电子中的应用，不包括在高频射频器件）2023 年在整体功率器件渗透率分别为 3.75%和 1%；驱动因素是新能源汽车新能源发电以及快充。我们认为目前 国内外SIC 产业链 日趋成熟， 成本持续下降，下游接受度也开始提升， 目前整个产业链处于行业爆发的前夜。IHS 预计未来 5 5- -0 10 年 年 C SIC 器件复合增速 40% ：根据 IHSMarkit 数据，2018年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元，受新能源汽车庞大需求的驱动，以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升， 预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元， 18- -7 27 年 年 9 9 年的复合增速接近 40%。新浪VR知识星球报告库以近五千分，所有新浪VR报告都将由管理员上传（包含部分未在其他平台发布的非互联网相关报告）VIP用户福利不定时开启，前1000名还能领领优惠券性价比更高！ 新浪VR，早一天看见未来。

国内技术领先的碳化硅器件中试线“解锁”新工艺，疫情期间，联研院的重点试验室、研究平台等科研人员早早复工，身影忙碌在实验室或中试线上，保证各类科研项目脚步不停。春节前，全球能源互联网研究院（以下简称“联研院”）接到了一个来自香港科技大学委托的订单，希望可以利用联研院的大功率电力电子器件中试线完成“低离子注入激活率碳化硅器件退火激活工艺”的研发。“这个工艺是一种晶圆加工的特殊工艺，不是我们平时中试线定制好的‘服务菜单’，相当于是客户根据自己的需求点了个‘新菜’。”中试线相关负责人吴昊介绍。春节期间，新冠肺炎疫情的突发让这一订单面临延后风险。在做好防疫措施的情况下，联研院的科研人员还是早早复工投入了这一新工艺的研发当中。“一方面我们不愿意耽误需求方的进度，另一方面制造芯片的中试线也不能停太久，必须尽快运转起来。”吴昊说。早早复工后，出于疫情防控考虑，科研人员只能分批上岗。但联研院克服了时间紧、任务重和人手不足的困难，迅速组织精干力量，通过多次试验和参数调整等，完成了高温离子注入、高温退火工艺的调试和优化，按计划高质量完成了香港科技大学委托的晶圆加工特殊工艺的研发。目前，联研院内的这条中试线是国内唯一一条稳定运行并对外开放的6英寸碳化硅器件中试线，可完成6英寸碳化硅晶圆的工艺研发和器件制备，吸引了大量亚太地区芯片龙头企业、知名高校和芯片设计公司前来开展量产前的中间型试验。自2019年3月正式启动运行以来，这条中试线除支撑联研院自主器件研发外，已累计为20多家研发机构和企业提供了特色工艺研发服务，有力促进了我国电力电子器件的发展。

来源：同花顺金融研究中心同花顺（300033）金融研究中心9月7日讯，有投资者向派瑞股份（300831）提问， 尊敬的董秘您好，在派瑞股份招股说明书中提到“碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，以其为材料的电力电子器件具有高效节能的特点，公司计划在三年内，采取产学研结合的方式，与国内高校、企业联合开展攻关研究，研制出碳化硅基二极管和三极管器件，形成自主知识产权，实现芯片自主制造，为在国内率先实现碳化硅基大功率电力电子器件产业化奠定坚实基础”，请问碳化硅在我国的特高压电力传输中的优越性主要体现在哪些方面？公司回答表示，碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，由其制作的电力电子器件具有高效节能的特点，有利于节能减排，为实现低碳社会做出贡献，同时可实现电力电子器件的更新换代。碳化硅电力电子器件可广泛用于国民经济的各个领域，如民用家电、混合及纯电动汽车、智能电网及电力传输、太阳能及风能发电、高速火车、轮船、深海探油、航空、航天及军工领域等。 鉴于碳化硅电力电子器件的高效节能特性和未来广泛的应用前景，碳化硅器件的研究及其产业化已被列入国家及地方发展规划中，符合国家长远利益和国家发展战略。感谢您对公司的关注。关注同花顺财经（ths518），获取更多机会