碳化硅市场马上就要爆发

当前世界上的半导体元件，绝大多数是以第一代半导体材料硅基半导体为主的，约占市场95%的份额。但是随着电动汽车、5G通讯等新兴技术的发展，以氮化镓、碳化硅为代表的新型基材越来越受到重视。

第三代半导体，以碳化硅为代表，具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速度高、导热率大等特点，特别在1200V的高压环境中，有着明显的优势。

SiC晶体具有与GaN材料高匹配的晶格常数和热膨胀系数，有着优良的热导率，是GaN基的理想衬底材料。SiC衬底加工技术已然成为器件制作的重要基础，其表面加工的质量和精度，直接影响外延薄膜的质量以及器件的性能。所以碳化硅衬底材料的加工，要求晶片表面超光滑、无缺陷、无损伤，表面粗糙度在纳米以下。

碳化硅技术的新兴机遇是无限的。只要需要高度可靠的电源系统，SiC MOSFET就能为许多行业的许多不同应用提供高效率，包括那些必须在恶劣环境下运行的应用。

与硅绝缘栅双极晶体管(Si IGBT)相比，使用碳化硅(SiC)进行设计可在所有负载工作点实现非常高的效率，从而实现更小、功率密集的系统，具有高可靠性和更低的系统级成本。

3300V范围内的SiC选项还很少，这正是推出新型Sic Bare Die MOSFET的动力。效率对于中压电源转换系统至关重要，其耐用性、紧凑性和减轻重量也同样重要。这些SiC特性是降低整个系统、维护和运营成本的关键因素。

碳化硅的好处对各种日常应用场景产生的影响

火车和牵引系统：动力装置，包括辅助动力装置(APU)和牵引动力装置(TPU)，存在于许多不同类型的运输货物和人员的车辆中，包括电动巴士、轻轨列车、重型货运和运输车辆。电动汽车同时配备APU和TPU，体积可能相当庞大。碳化硅MOSFET使设计人员能够构建更小、功率密度更高的系统，提供无与伦比的性能、更低的热损耗和更高的可靠性。

工业不间断电源(UPS)：备用电源应与主电源一样高效，碳化硅MOSFET与硅同类产品相比，损耗降低30%，系统成本节省高达15%，功率密度高出50%。最重要的是，它们是可靠的。使用SiC MOSFET的UPS系统可减少功率损耗并降低总体拥有成本，同时提高功率密度，使设计人员能够将更多的备用电源装入单个外壳中，或者装入更小、更轻的系统中，以适应空间受限的环境。

工业电机驱动器：SiC的快速开关和更低的损耗使其成为高效集成电机驱动器的理想选择，因为它使设计人员能够减小电机驱动器的尺寸并将其移近电机，以降低成本并提高可靠性。

重型车辆：重型车辆的电气化要求车辆的组件（包括高效逆变器）能够处理更多的功率，同时继续调节工作温度。与Si IGBT解决方案相比，基于SiC的逆变器设计已证明可以显著提高功率密度。SiC的热管理功能有助于减少组件占地面积、提高性能和效率，并支持重载应用逆变器的更高频率运行。

碳化硅可实现更小、更轻、更具成本效益的设计，更有效地转换能源并支持各种最终用途应用。对于设计人员来说，Gen3、3300 V裸芯片碳化硅MOSFET在系统和芯片层面都具有优势。

在系统层面，由于出色的导热性而降低了冷却要求，这意味着散热器和风扇等冷却组件可以更小，从而减少系统的体积、重量和成本。通过在更高的开关频率下工作，储能无源器件的尺寸以及牵引电机的谐波损耗也减小了。

在芯片级，第3代3300V 碳化硅裸芯片MOSFET 使用其固有的体二极管，从而与Si IGBT相比减少了材料清单(BOM)。与Si IGBT相比，SiC MOSFET可以在低至-55°C至高达175°C的温度范围内，以更高的开关速度运行。