接近物理极限！10kV SiC MOSFET新进展

电子发烧友网综合报道 最近在第37届国际功率半导体器件和集成电路研讨会（ISPSD2025）上，瞻芯电子与浙江大学以大会全体报告的形式联合发表了10kV等级SiC MOSFET的最新研究成果。

10kV等级SiC MOSFET器件在下一代智能电网、高压大容量功率变换系统等领域有广阔的应用场景。在智能电网中，10kV SiC MOSFET可用于固态变压器、柔性交流输电、柔性直流输电、高压直流输电及配电系统等应用方面。它可以突破硅基功率器件在大电压、高功率、高温度方面的限制，推动智能电网的发展和变革，提高电力传输效率，降低线路损耗，增强电网的稳定性和可靠性。

在太阳能光伏逆变器和风力发电变流器中，10kV SiC MOSFET的高频特性使得系统能够采用更小的滤波电感和电容，减小设备体积和重量，提高功率密度，降低系统成本。此外，其高可靠性和宽工作温度范围，使其能够在恶劣的自然环境下稳定运行，提高发电系统的可靠性和使用寿命。

在工业电源领域，10kV SiC MOSFET能够满足高电压、大功率的应用需求，提高电源的效率和可靠性。例如，在电机驱动、储能系统、大功率充电桩等领域，它可以实现更高的功率转换效率，减少能量损失。

但受困于材料及工艺成熟度问题，早期的相关工作多局限于芯片功能展示，芯片面积普遍较小，通流能力较差。如何进一步增加芯片面积，并保持良好的芯片制造良率和可制造性，一直是学术界和产业界面临的巨大挑战。

图源：瞻芯电子

瞻芯电子与浙江大学联合发表的10kV等级SiC MOSFET芯片，是基于浙江瞻芯SiC晶圆厂的第三代平面栅工艺平台生产，单芯片尺寸达到10mm x 10mm，单芯片导通电流接近40A，击穿电压超过12kV，为目前公开发表的最大尺寸10kV等级SiC MOSFET芯片。芯片核心性能指标，比导通电阻（Ron.sp）小于120mΩ·cm2，接近SiC材料的理论极限。在芯片制造层面，芯片采用高能离子注入工艺，配合窄JFET区域设计，有效解决了高压SiC器件在击穿电压和导通电阻之间的矛盾。在芯片设计层面，芯片优化了高压终端结构，极大地提升了芯片终端效率并降低了制造难度。

研究团队表示，本项工作通过上述一系列工艺和设计创新，实现了更大芯片尺寸、更大通流能力、更高良率水平的10kVSiC MOSFET技术，将提升下一代智能电网、高压大容量功率变换系统的应用潜力，为高压固态变压器、高压直流断路器等场景的应用革新提供了坚实支撑。该技术不仅有望推动相关产业链的升级，同时有助于提升能源利用效率，促进绿色能源的普及应用，为社会的可持续发展贡献力量。