第三代半导体 SIC 器件的性能优势
根据Cree提供的测算:将纯电动车BEV逆变器中的功率组件改成SIC时,大概可以减少整车功耗5%-10%；这样可以提升续航能力，或者减少动力电池成本。总结来说，SiC器件具备的多种优势将带动电动车续航能力的提升：•1)高电能转换效率：SiC属于宽能隙材料,击穿场强度大比Si基半导体材料更适用在高功率的应用场景；•2)高电能利用效率：SiC属于宽能隙材料,击穿场强度大比Si基半导体材料更适用在高功率的应用场景；•3)低无效热耗：开关频率高,速度快,所产生无效的热耗减少,使的电路、散热系统得以简化。2019年国际上的功率半导体巨头不断推出新的基于SIC材料的功率器件，且推出的几款SiC SBD及MOSFET均符合车规级（AEC-Q101）标准，这些产品应用于新能源车或者光伏领域等功率器件需求场景，将显著减少功耗，提高转化效率。
2014年初，美国宣布成立“下一代功率电子技术国家制造业创新中心”，期望通过加强第三代半导体技术的研发和产业化，使美国占领下一代功率电子产业。
这个正出现的规模最大、发展最快的新兴市场，并为美国创造出一大批高收入就业岗位。
日本建立了“下一代功率半导体封装技术开发联盟”由大阪大学牵头，协同罗姆、三菱电机、松下电器等18家从事SiC和GaN材料、器件以及应用技术开发及产业化的知名企业、大学和研究中心；欧洲启动了产学研项目“LAST POWER”，由意法半导体公司牵头，协同来自意大利、德国等六个欧洲国家的私营企业、大学和公共研究中心，联合攻关SiC和GaN的关键技术。
国内政策支持持续加强
国的“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015年5月，中国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地；国家科技部、工信部、北京市科委牵头成立第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA），对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。
行业发展的瓶颈目前在于SIC衬底成本高：目前SIC的成本是Si的4-5倍，预计未来3-5年价格会逐渐降为Si的2倍左右，SIC行业的增速取决于SIC产业链成熟的速度，目前成本较高，且SIC器件产品参数和质量还未经足够验证；
SIC MOS的产品稳定性需要时间验证：根据英飞凌2020年功率半导体应用大会上专家披露，目前SiC MOSFET真正落地的时间还非常短，在车载领域才刚开始商用（Model 3中率先使用了SIC MOS的功率模块），一些诸如短路耐受时间等技术指标没有提供足够多的验证，SIC MOS在车载和工控等领域验证自己的稳定性和寿命等指标需要较长时间；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。
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。
SIC 器件：10 年 20 倍成长，国内全面布局
应用：新能源车充电桩和光伏等将率先采用
同时SIC MOS在快充充电桩等领域也将大有可为。快速充电桩是将外部交流电,透过IGBT或者SIC MOS转变为直流电,然后直接对新能源汽车电池进行充电，对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感，因此不考虑成本，SIC MOS比IGBT更有前景和需求，由于目前SIC的成本目前是Si的4-5倍，因此会在高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域，高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势，因此基于性能更优异的SIC材料的光伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。
SIC肖特基二极管的应用比传统的肖特基二极管同样有优势。碳化硅肖特基二极管相比于传统的硅快恢复二极管（SiFRD），具有理想的反向恢复特性。在器件从正向导通向反向阻断转换时，几乎没有反向恢复电流，反向恢复时间小于20ns，因此碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率，在相同频率下具有更高的效率。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数，随着温度的上升电阻也逐渐上升，这使得SIC肖特基二极管非常适合并联实用，增加了系统的安全性和可靠性。总结来看，SIC肖特基二极管具有的特点如下：1）几乎无开关损耗；2）更高的开关频率；3）更高的效率；4）更高的工作温度；5）正的温度系数，适合于并联工作；6）开关特性几乎与温度无关。
根据CASA的统计，业内反应SiC SBD实际的批量采购成交价已经降至1元/A以下，耐压600-650V的产品业内批量采购价约为0.6元/A，而耐压1200V的产品业内批量采购价约为1元/A。
SIC难度大部分集中在SIC晶片的长晶和衬底制作方面，但是要做成器件，也有一些自身的难点，主要包括：
1、外延工艺效率低：碳化硅的气相同质外延一般要在1500℃以上的高温下进行。由于有升华的问题，温度不能太高，一般不能超过1800℃，因而生长速率较低。液相外延温度较低、速率较高，但产量较低。
2.欧姆接触的制作：欧姆接触是器件器件制作中十分重要的工艺之一，要形成好的碳化硅的欧姆接触在实际中还是有较大难度；
3.配套材料的耐高温：碳化硅芯片本身是耐高温的，但与其配套的材料就不见得能够耐得住600℃以上的温度。所以整体工作温度的提高，需要不断的进行配套材料方面创新。
SIC的优异性能大家认识的较早，之所以最近几年才有较好的进展主要是因为SIC片和SIC器件两个方面相比传统的功率器件均有一些难点，器件生产的高难度高成本加上碳化硅片制造的高难度（后面会提及），两者互为循环，一定程度上制约了过去几年SIC应用的推广速度，随着产业链逐渐成熟，SIC正处于爆发的前夜，拐点渐行渐近。
SIC 晶片：高成长高壁垒，国产奋起直追
成长分析
碳化硅晶片主要用于大功率和高频功率器件：2018年氮化镓射频器件全球市场规模约 4.2 亿美元（约28亿元人民币），随着 5G 通讯网络的推进，氮化 镓射频器件市场将迅速扩大，Yole 预计到 2023 年，全球射频氮化镓器件市场规模将达到 13 亿美元（约 91 亿元人民币）；继续引用前面 IHS 的预测，则 SIC 功率器件将由 2019 年的4.5 亿美元到 2025 年接近 30 亿美元。
第三代半导体在功率器件领域的市场规模：（这里的GaN是用于功率器件）
第三代半导体GaN在高频射频领域的市场规模：根据Yole的数据，2017年氮化镓射频市场规模为4亿美元，将于2023年增长至接近13亿美元，复合增速为22%，下游应用结构整体保持稳定，以通讯与军工为主，二者合计占比约为80%。而整体射频器件的市场空间在2018-2025在8%左右，GaN射频器件增速远远高于射频器件整体市场的增长。
导电型碳化硅单晶衬底材料是制造碳化硅功率半导体器件的基材，根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的测算：
2017-2020年市场需求：2017年4英寸10万片、6英寸1.5万片→预计到2020年4英寸保持10万片、6英寸超过8万片。
2020-2025年市场需求：4英寸逐步从10万片市场减少到5万片，6英寸晶圆将从8万片增长到20万片；
2025~2030年：4英寸晶圆逐渐退出市场，6英寸晶圆将增长至40万片。
文章来源：半导体行业观察
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