隨著國內(nèi)對碳化硅技術(shù)的日益重視和不斷加大的研發(fā)投入，國內(nèi)碳化硅MOSFET芯片設(shè)計(jì)的水平逐步提升，研究和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。近日，“2023功率與光電半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)及集成應(yīng)用論壇”于西安召開。論壇由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）指導(dǎo)，西安交通大學(xué)、極智半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)（m.ybx365.cn）、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主辦，西安電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟人才發(fā)展委員會、全國半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)教融合（東莞）職業(yè)教育集團(tuán)聯(lián)合組織、西安和其光電股份有限公司等單位協(xié)辦。

期間，“平行論壇1：功率半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)及集成應(yīng)用”上，深圳市森國科科技股份有限公司蘭華兵做了題為“碳化硅MOSFET芯片設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢”的主題報(bào)告。SiC器件具有優(yōu)異的特性，未來在高壓、高頻、大功率、環(huán)境惡劣的場景下將逐漸替代硅基功率器件。第三代半導(dǎo)體目前主流器件形式為碳化硅襯底-碳化硅外延功率器件，用以實(shí)現(xiàn)AC->AC(變壓器)、AC>DC(整流器)、DC->AC(逆變器)、DC->DC(升降壓變換器)，碳化硅器件更適合高壓和高可靠性情景，應(yīng)用在新能源汽車和工控等領(lǐng)域。

報(bào)告中介紹，SiC功率器件的未來，要提高器件的可靠性和效率?？梢詮娜齻€方面入手：1、提高材料質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性：碳化硅功率器件生產(chǎn)過程中需要控制材料質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性，尤其是在制造高質(zhì)量晶體時。此外，還需要采用先進(jìn)的微細(xì)加工技術(shù)，提高器件的精度和一致性，從而提升器件的可靠性和效率。2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)：在碳化硅功率器件設(shè)計(jì)方面，需要考慮材料的特性和應(yīng)用場景的要求，選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。同時，還需要通過設(shè)計(jì)優(yōu)化減少能量損失和熱效應(yīng)，優(yōu)化器件的電熱特性和穩(wěn)定性。3、改進(jìn)封裝技術(shù)：碳化硅功率器件的封裝方式對器件的性能和可靠性影響很大。因此，需要優(yōu)化封裝材料和結(jié)構(gòu)，提高溫度承受能力和抗電氣應(yīng)力能力。此外，還需要采用先進(jìn)的封裝工藝，提高封裝可靠性和耐久性。

碳化硅功率器件的未來趨勢是朝著尺寸縮小的方向發(fā)展。針對此趨勢，可以從以下方面進(jìn)行更深入的探討：1. 更小的芯片尺寸。碳化硅器件尺寸的縮小，可以通過采用更先進(jìn)的制造工藝來實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)是在不增加器件大小的情況下提高芯片功率密度和效率。隨著尺寸的縮小，碳化硅器件的電路集成度不斷提高。高集成度的器件可以帶來更低的損耗和更小的體積，同時也可以實(shí)現(xiàn)更高的性能。2. 更高的工作溫度。碳化硅器件的尺寸縮小還可以降低器件的熱阻，使得器件能夠在更高的溫度下正常工作。這對于一些高溫工作條件下的應(yīng)用非常有益，例如航空航天、軍事和汽車行業(yè)等。

碳化硅功率器件隨著市場規(guī)模的快速增長，降低成本是未來大趨勢，可以從以下方面進(jìn)行更深入的探討：更大尺寸的襯底，比如6寸到8寸；更高效的襯底長晶效率，大幅度提升良率；更低損耗的水冷激光切割；更高效的外延生長效率；進(jìn)一步擴(kuò)大晶圓代工的生產(chǎn)規(guī)模，以規(guī)?；档蜕a(chǎn)成本；

Yole 預(yù)測預(yù)計(jì)到 2027 年，SiC 器件市場將從 2021 年的 10 億美元業(yè)務(wù)增長到 60 億美元以上，主要包括新能源汽車、泛新能源市場。新能源汽車從400V平臺向800V平臺躍遷已是業(yè)內(nèi)共識，可使汽車電池在10分鐘內(nèi)充滿80%電量，解決“里程焦慮”和“充電焦慮”。SiC逆變器使得電源頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，相同功率下轉(zhuǎn)矩減小，體積減小。800V 架構(gòu)時代來臨，SiC 在高壓下較 IGBT 性能優(yōu)勢更為明顯，損耗降低幅度更大。 SiC 在新能源車主逆變器及 OBC 中滲透率將快速提升。至 2025 年全球新能源汽車消耗 SiC 襯底數(shù)量將達(dá)到 199.6 萬片/年。

在光伏逆變器應(yīng)用方面，有數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2025年時，全球光伏新增裝機(jī)量有望增加至287GW，2019-2025年間復(fù)合增長率為16.40%。其中逆變器市場需求將大幅增長.

SiC MOSFET或SiC MOSFET+SiC SBD模組的光伏逆變器能將轉(zhuǎn)換效率由96%提升至99%以上，能量損耗可降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍。對于100kW的太陽能逆變器，其平均需要30-50顆SiC器件。二極管與三極管比例在4:1與5:1之間。據(jù)CASA預(yù)測，2025年光伏逆變器中SiC器件價值占比將增長至50%。

在儲能應(yīng)用方面，2021-2025 年電力系統(tǒng)用儲能裝機(jī)需求分別為 117、190、274、367和507GWh，需求年平均增速約為 83.34%。2021 年儲能逆變器（PCS）和能量管理系統(tǒng)（EMS）價格按照 0.8 元/W 計(jì)算，2025 年每年價格下降 8%，則分別為234、349、463、571、726億市場空間。其中功率器件占比5%左右，將有11.7億、17.5億、23.1億、28.5億、36.3億的市場機(jī)會。

在充電樁應(yīng)用方面，2020年，全球充電樁市場規(guī)模達(dá)到了1925.32百萬美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到5923.22百萬美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為16.84%。中國2020年市場規(guī)模為1131.52百萬美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到3247.44百萬美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為15.63%。中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進(jìn)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，截至2022年3月，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計(jì)上報(bào)公共類充電樁123.2萬臺，其中直流充電樁50.2萬臺。從2021年4月到2022年3月，月均新增公共類充電樁約3.2萬臺。隨著新能源汽車從400V向800V躍遷，直流充電采用的是高電壓大功率充電，電壓從1000V向1400V演進(jìn)，并開始采用SiC MOS模塊，功率達(dá)到30-40KW。

報(bào)告分享了新能源汽車、泛新能源、光伏逆變、儲能、充電樁等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢，結(jié)合當(dāng)前碳化硅材料及器件特性探討了最新技術(shù)進(jìn)展，報(bào)告指出，提高器件的可靠性和效率，器件尺寸縮小，降低成本是SiC 功率器件未來重要的發(fā)展方向。SiC功率器件及模塊在新能源汽車及泛新能源，風(fēng)光儲充的產(chǎn)業(yè)機(jī)會坡長雪厚。

CASICON 系列活動簡介

 “先進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會（CASICON）” 由【極智半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】主辦，每年在全國巡回舉辦的行業(yè)綜合活動。活動聚焦先進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)，聚合產(chǎn)業(yè)相關(guān)各方訴求，通過“主題會議+項(xiàng)目路演+展覽”的形式，促進(jìn)參與各方交流合作，積極推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。CASICON 系列活動將以助力第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為己任，聯(lián)合實(shí)力資源，持續(xù)輸出高質(zhì)量的活動內(nèi)容，搭建更好的交流平臺，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)應(yīng)盡的力量。

（備注：以上信息僅根據(jù)現(xiàn)場整理未經(jīng)嘉賓本人確認(rèn)，僅供參考?。?/p>