碳化硅功率器件發(fā)展路線及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程-2025-04-技術(shù)資料

ATC新能源動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)周–蘇州12345G基站–通信電源充電樁–電源模塊數(shù)據(jù)中心–服務(wù)器電源特高壓–直流斷路器城際高鐵–牽引變流器新能源車–電機(jī)控制器光伏–逆變器風(fēng)電–變流器激光雷達(dá)–開關(guān)電源國防軍工–全電推進(jìn)寬禁帶半導(dǎo)體（WBG）–更為理想的半導(dǎo)體材料[W/cm.K]n與硅基半導(dǎo)體相比（SiCvs.Si）:–10x擊穿場強(qiáng)1/300Ron–3x禁帶寬度極低的本征載流子濃度，耐高壓、高溫能力–3x熱導(dǎo)率散熱能力提升、有助于提升功率密度–SiC、GaN為代表的寬禁帶半導(dǎo)體是實(shí)現(xiàn)高效率能量轉(zhuǎn)換、小型化、低系統(tǒng)成本的更佳選擇碳化硅功率半導(dǎo)體典型應(yīng)用市場大批量應(yīng)用熟大批量應(yīng)用熟，小范圍應(yīng)用年研發(fā)周期研發(fā)周期Ga2O3VerticalGaNSiC.GaNHEMTs●SiCSBDSidevices●成熟，逐漸成>10年DiamondnSi器件（IGBT）穩(wěn)步增長；技術(shù)、市場出現(xiàn)大幅度變動(dòng)概率不大；國內(nèi)外差距在縮小，但想登頂非常困難nSiC&GaN器件逐漸成熟；市場接受度放量提升；國內(nèi)外差距比硅器件要小，主要體現(xiàn)在上游材料n超寬禁帶器件（Ga2O3，AlN，Diamond）還處于早期探索階段，10年內(nèi)很難導(dǎo)入實(shí)際應(yīng)用SiC功率半導(dǎo)體發(fā)展時(shí)間線SiCSBD(IFX,Cree)SiCJFETSiCBJTSiCMOSFETSiCIGBTEVTractionInvert(TeslaModel3)200920002005200920002005●2001●2006●2007●2010●2014●2018mmJFETOtherMOSFETOtherMOSFETPlanarMOSFETTrenchMOSFETWolfspeed,STMicro,onsemi–PlanargateRohm,Infineon,Bosch–Trenchgate元建造SiC材料制造廠，新工廠于2022年實(shí)n2024年預(yù)計(jì)整體產(chǎn)能將達(dá)到n2019年在日本開工建設(shè)SiC晶圓廠，2021年投入使用，預(yù)計(jì)2021年產(chǎn)能n2025年產(chǎn)能達(dá)始每年投入數(shù)應(yīng)商，2017年至2019年連續(xù)三年擴(kuò)大SiC政策文件發(fā)布部門發(fā)布時(shí)間相關(guān)內(nèi)容《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》工信部2019.12將GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、SiC外延片、SiC單晶襯底等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品列入目錄《長江三角洲區(qū)域—體化發(fā)展規(guī)劃綱要》國務(wù)院2019.12明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展《“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)2020年度項(xiàng)目》科技部2020.04支持功率碳化硅芯片和器件在移動(dòng)儲(chǔ)能裝置中的應(yīng)用(應(yīng)用示范類）《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》工信部2021.01加快電子元器件及配套材料和設(shè)備儀器等基礎(chǔ)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對推進(jìn)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化，乃至實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》十三屆全國人大四次會(huì)議審議通過2021.03集中電路設(shè)計(jì)工具、重點(diǎn)裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā)，集中電路先進(jìn)工藝和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等特色工藝突破，先進(jìn)存儲(chǔ)技術(shù)升級，碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展。國內(nèi)碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展SubstrateEpitaxyPackagingApplication復(fù)旦大學(xué)上海積塔6吋SiC產(chǎn)業(yè)化代工生產(chǎn)線 // //gygyCategory2022JBSmmmrC***VFVFJFJR1VR7VRAn2020.12：完成1200V/70mΩSiCMOSFET工程批；通過n2021.06：完成1200V/60mΩSiCMOSFET工程批；比導(dǎo)通電阻4.0mΩ·cm2n2021.12：完成1200V/75mΩSiCMOSFET工程批；比導(dǎo)通電阻3.3mΩ·cm2n2022.04：工藝平臺(tái)通過車規(guī)級可靠性驗(yàn)證；完成1200V/14mΩSiCMOSFT產(chǎn)品開發(fā)n2022.10：1200V/75mΩMOSFET通過AEC-Q101及HV-H3TRB可靠性驗(yàn)證n2023Q2：Gen-IIMOSFET2.8mΩ·cm2@VGS=15VVGS(on)驅(qū)動(dòng)電壓VRth(j-c)D持續(xù)工作電流A柵極電荷n國內(nèi)首次公開報(bào)道能夠同時(shí)通過AEC-Q101車規(guī)最小導(dǎo)通電阻最小導(dǎo)通電阻FudanCompanyAUnitConditionBV25℃1590<1400VVgs=0V,Id=800μA1630<1400Vth25℃2.963.7xVVds=Vgs,Id=600mA2.0525℃2.352.3xmΩVgs=15V,Id=600A2.662.9xIGSS25℃0.092>0.2nAVgs=15V,Vds=0V0.043>0.3IDSS25℃0.683>7.0Vgs=0V,Vds=1200V4.0