SiC作为材料在19世纪就被发现了，随后的一个世纪里，SiC由于其硬度高而广泛在机械加工和冶炼中
SiC作为材料在19世纪就被发现了，随后的一个世纪里，SiC由于其硬度高而广泛在机械加工和冶炼中得到运用，主要用在功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料这几个领域。还有就是作为一种珠宝——莫桑钻——而推广。
虽然早在1907年就诞生了第一只SiC二极管，但由于SiC本身结构的多变性，SiC的产业化晶体生长的探索之路持续了整个20世纪，并至今仍在不断探索和完善。作为一种宽带隙半导体，与传统硅基器件相比，SiC的击穿场强是传统硅基器件的10倍，导热系数是传统硅基器件的3倍，非常适合于高压应用。SiC元器件可以在一定程度上完成更低的导通电阻，更高的开关速度，适应更高温的工作环境。
几种半导体材料的核心指标对比（当然，表中缺乏一个核心的要素——产业化成本）：
SiC功率器件的产业链条包括：衬底->
外延->
器件（设计，制造，封测）->
应用和方案->
终端产品应用。
衬底和外延属于SiC产业的上游环节，作为支撑整个产业高质量发展的材料环节，不论是从最终器件的性能还是成本因素来看，其重要性怎么强调都不过分。
Cree作为整个产业高质量发展的先行者和领头羊，在衬底和外延领域都有着绝对的领军优势——市占率在50%左右。近两年更是“一片难求”。对于下游的器件巨头而言，保障供应最好的方式，就是和Cree签订长期供货协议。Cree目前的SiC材料长期供货合同的金额已超越5亿美金，预计这一个数字还会继续快速地增加——这种模式对这个产业的发展而言，会起到很大的推动作用，这个在后面阐述产业高质量发展动力的时候，再来详述。
除了Cree外，II-VI、Dow Corning、Rohm、昭和电工是主要的玩家。它们一起构成了SiC材料行业格局的基本生态，它们的动向也会对整个SiC产业产生重大影响。
作为全球最大的半导体器件的主场战队，国内的SiC材料公司发展近两年也非常迅速。得益于产业链所有的环节的相互支持和推动，衬底端的国内供应商已经能够大批量地提供比较好的4寸衬底，6寸片的进化也在不断加速。外延方面，国内的企业经过多年的工艺积累和优化，有些已经基本和国外巨头处于同一集团，正面PK也不落下风。材料端的良好进展，对于国内SiC产业的发展而言，是至关重要的。
材料设备方面，由于SiC的衬底材料生长的独特性，几家衬底巨头，包括国内的一些衬底厂商，很多都是自研自产衬底炉子，这也进一步拉高了进入衬底行业的难度——国外衬底巨头基本上不对外卖炉子，并且衬底生长的品质把控，有很多的know how是归集到衬底炉上面的。
外延炉相对而言很成熟，主要是使用MOCVD设备，设备玩家非常集中，AiXtron，LPE和VEECO。随着这个产业的持续火热和高预期，各家的产能扩张，使得外延炉现在一直也是供不应求的状态，交期一般也都得在半年以上。
器件方面，分成IDM厂商和Fabless厂商，这里主要是说明SiC功率器件，对于SiC衬底应用于LED和GaN器件的情况——LED就不做说明了，GaN器件在下篇中来详述。IDM厂商目前其实是以国外的巨头为主，除了Cree外，大都是传统的功率半导体巨头，他们在传统功率半导体市场上的相对竞争和势力情况，也影响着SiC产业的发展节奏，这些在后面来详述。国内的IDM厂商近年来逐渐发力追赶（根据华润微电子披露的招股书，其将要投资6亿重点支持SiC和GaN，华润微在三代半的布局，应该还是IDM的方式），但差距是比较大。
在Fabless-Foundry的模式里，独立的第三方fab厂，目前主要是X Fab和台湾汉磊。未来应该也会有新的国内玩家加入（不管是传统Si Fab厂四、六寸线的产能转换还是新设投资）。围绕着这些fab厂建立起来的Fabless-Foundry生态体系，逐渐也一定会成为SiC功率器件中很重要的力量。
下游的应用，SiC在电力电子和很多的传统高压高功率的功率半导体应用场景中，都有应用或潜在的应用空间。如下图所示：
EV是SiC功率器件/模块的一个大下游市场，在OBC、DC/DC和Traction Inverter上目前都慢慢的开始应用。特斯拉是第一家在其Model 3中集成全SiC功率模块的车企，其工程设计部门直接与ST合作——得益于ST在功率半导体封装方面积累，目前这块也是ST在SiC业务中的绝大部分来源。特斯拉M3的主逆变器由24个1-in-1功率模块组成，这些模块组装在针翅式散热器上。如下图所示：
专业研究机构YoleDevelopment对SiC功率器件的应用空间、容量和各自的占比做了预测（如下图），根据Yole的数据，未来几年SiC功率器件的CAGR将超过30%，新能源汽车和充电设施是其中增长最快的两个应用场景。
目前SiC二极管已经很成熟了，国内外的玩家都能够量产。但在MOS等其他器件上，国内外差距较大。从应用的角度看，虽然绝大部分的应用客户都会有（或宣称有）对SiC器件的研究和方案，但坦白讲，对SiC器件的深刻理解、对其应力和边界的探索和研究，从应用端的角度来看，还是需要更长期的过程。
衬底的生产的全部过程中的精确控制一直是个核心难点。SiC单晶生长温度高达2,300℃，且碳化硅只有“固-气”二相，相比于第一代、第二代半导体的“固-液-气”三相，控制起来要困难得多，没有有关技术进行参考借鉴。加上SiC的单晶结构差不多有200余种同分异构体，很多的晶型间的自由能差异非常小，这些都给其单晶的产业化生长制备带来了很大的挑战。直接的结果是，sic单晶体中的缺陷一直是核心要解决的问题。
外延方面，延续了衬底中缺陷控制的挑战——与衬底类似，其生长过程的精确控制也是难点。对生长过程的设计需要考虑器件需求、缺陷和过程控制等多方面因素。器件端的挑战主要在mos管及以上（从结构的复杂程度来看）器件上，比如器件栅氧层的制备，即便是功率器件的行业巨头，目前也还要不断去突破和完善。由于SiC材料的高硬度和高温加工环境，掺杂工艺上的挑战也比较大。
应用和方案的配套直接决定了SiC器件的推广应用，功率半导体目前大部分的应用环境还是以硅基产品为基础，应该要依据SiC器件的特性和需求来设计其应用生态和配套的外围电路，因此应用和方案商的缺乏目前对于整个产业的发展而言，是一个亟需突破的焦点。
经常听到的一些观点是，碳化硅器件还是太贵了。从产业高质量发展的规律看，只有当成本和价格跌破到某一些临界点后，其大规模的批量应用才会起来。这是一个动态且复杂的过程。
这里只从一些逻辑层面来解析下“成本”——支持SiC功率器件应用的人士，都会提到SiC功率器件的系统成本已经接近且极有潜力低于Si基器件的系统成本，因为SiC功率器件会使得配套的电路变得更简单和更少的单元，从而在系统层面来减少相关成本。如下图：
如果把这个逻辑再扩展一步：芯片实际上也是电路系统，SiC功率器件芯片本身也得益于更高效的特质——更小的size。同样指标和性能的产品，一片SiCwafer上能够产出的die的数量，大概能抵得上6片Si Wafer的产出。
所以SiC功率器件的成本潜力及逻辑支撑，我们大家都认为是站得住脚的。但这个逻辑同样要经受到实际应用情况的挑战和检验。一个是wafer成本以及每颗die的成本，较为贴切的比较，是和12寸线的情况来比较，这个临界值大概会是12寸Si晶圆情况下的多少倍？一个是更小的size的正负效益都要考虑到，特别是结合后续的封装和应用，也许很多看在明面上的好处，其实是需要打折扣的。
当然，任何新事物的推广，都是受到产业内在发展逻辑和动力推动而影响的，SiC功率器件也一样。接下来我们试着来分析下，对于SiC功率器件而言，现阶段其产业动能的情况如何？
5月7日，Cree宣布将投资10亿美金用来扩大SiC的产能，包括整合一座8寸晶圆厂（4.5亿投资用于North Fab，增建工厂和产能）和一座SiC材料工厂（4.5亿美金用于mega factory，剩下的1亿美金用于SiC别的业务的相关投入），将其SiC材料和晶圆制造的能力（相比于2017年的Q1）扩张30倍。
Cree对SiC未来（到2024年）的预期的信心究竟有多少，我们不得而知，但打出这样的牌，一是也符合Cree这两年一直对外释放的信号，比如在2019财年Q2的Earnings Call Transcript中，Cree预计2019财年的资本投入约2.2亿美金，大部分用于扩张wolfspeed的产能。即便是“......that may reduce our near-termWolfspeedgross margin.” 二是Cree判断目前已达到了采用电动汽车和采用碳化硅的转折点——汽车制造商已宣布计划在电气化项目上花费至少3000亿美元，他们对碳化硅的兴趣非常高。因此公司需要保证自身在sic领域的长期供应能力。从他们目前和下游签下的长期晶圆供应协议正在验证这些趋势，目前这些协议总额超过4.5亿美元，包括今年与STMicro签订的价值超过2.5亿美元的合约。
作为Cree在SiC材料上的强劲竞争对手，II-VI、Dow Corning、Rohm和昭和电工近年来也是持续在扩张产能。II-VI在其2019年Q3的电线年基于SiC的电力电子设备（包括用于电动车辆应用）增长了70％。整个SiC的应用市场正在加强，特别是在中国。在资产金额的投入方面，2019财年其很大一部分的资本投入，都是用于SiC。II-VI对其每一个SiC材料工厂都有一个量产改进计划，其核心在于最大限度地实现持续的产量改进，计划在未来18到24个月内将产能翻番。结合和下游客户的沟通和紧密联系得到的反馈，II-VI方面认为市场方面明显地低估了对SiC衬底的需求。此外，在下游需求的锁定方面，和Cree类似，II-VI绝大部分的SiC衬底需求都是长期合同。
日本SiC外延的领导厂商昭和电工近两年也动作频密，在连续4次宣布扩张其SiC外延产能后，其SiC外延产能从最初的1500片/月提升至2019年Q1的9000片/月。而位于台湾的外延厂商嘉晶其2018年的sic外延产能为4寸 1500片/月，计划在2019年新增6寸 1000片/月的产能。
一个产业高质量发展的动力机制是很复杂的，不过底层的几个要素能归纳为：成本（产能）、价格（需求）、性能、应用和最终出海口。这里对SiC的产业动力做一个比较粗陋的简化（性能上的逻辑在上面已经有了阐述，这里就不增加进来），如下图所示：
从上游材料厂商的动作来看，接下来一轮的产业高质量发展的发起点，他们已或者意图去拧动钥匙了——不论这里面很多的产能是不是已经兑现，一个声明也是能起到类似的效果：对于产业里的玩家来说，Cree这样产业地位的公司的声明，你是信啊，还是不信呢？
当然后续的动力传导中，会有很多很细节的问题，这些我们也会持续的跟踪和研究。
材料厂商并不是盲目的扩张产能——这点从上面对他们的公开说明的整理中也可以感受到，一个是他们在手的很多是长期协议，一个是他们感受到的产业动能比很多的人表示的要强（虽然有可能这也是他们的一种手段）。接下来我们也整理下几个SiC的器件巨头的一些公开资料，梳理下它们对SiC产业动能的观点。
ST 2019财年对碳化硅器件的出售的收益目标是约2亿美元，意味着MOSFET/二极管的收入相比2018年增加一倍。这部分收入目前还是由主要客户（tesla）支撑。但ST已经和下游客户有约30个重点项目在进行。
ST收购了晶圆制造商Norstel，和Cree达成了多年的供货协议。且开始为全世界汽车制造商提供采用SiC嵌入式ACEPACK驱动模块的样品。
On Semi2018财年Q3在汽车终端市场收获了首笔碳化硅收入，正积极与全球领先的汽车原始设备制造商合作开展许多碳化硅项目。预计碳化硅将成为On semi汽车业务的重要推动力，碳化硅收入将大幅增长。
On Semi在碳化硅晶圆方面有和合作伙伴的长期协议，这点不同于硅晶圆。目前在SiC产品方面更多的考虑是增加服务能力并且减少输入成本，外包是一个合适的选择。内部供应量约50％，2019财年这一变化不大。
On Semi 2018财年碳化硅的总量将达到数千万，年年都会增加数倍。
预计InfineonSiC器件的出售的收益占比将从2018年的1%->
2025年的20%。从单一的器件供应发展成为多模块供应：
Infineon的SiC解决方案在汽车行业方面的进展和计划（2018->
2020），从充电模块到主变的渗透：
对Infineon而言，SiC整体的定位还是属于比较早期——空间正在从每年数千万美金到每年几亿美金发展变化。在2019财年的H2，预计Infineon的SiC产品在电动汽车的应用会开始突破。总体的判断是：碳化硅器件会高速增长。
作为2013年就建立了SiC专用的无尘间、2015年2月就发布了凯美瑞混合动力SiC原型车的老司机，丰田在2017年停止了其在sic领域的大部分宣传。很多产业内的朋友认为，这并不是丰田放弃了采用SiC，而是进入了量产化阶段的“潜伏模式”的证据。丰田目前的战略是将应用在大量出货的普瑞斯上的电动化技术，进一步扩展到其他车型。如果遵循这一方针的线年左右上市的下一代普瑞斯中，应该就会采用新的SiC功率元件。
从这些巨头公开的一些资料来看，SiC的应用场景和趋势是比较明确的，但各家对SiC这块蛋糕也各有各的打算：Infineon作为功率半导体的擂主，其CoolSiC早在2016年就开始对外宣传，但从其行动上却没有大力跟进——既有可能是其SiC器件的成熟度欠佳，可靠性还待更长时间的检验，也有一定的可能是权衡SiC器件对其传统强势Si基功率半导体业务的冲击。ST和On Semi的包袱要小很多，步子迈得也大一些。ST更多的考量是可能借助SiC来提高个人的份额，而On Semi的策略大概还是延续其过往在各个市场的老二策略——及时跟进，但不冒进。
不管产业中的玩家会怎么博弈，也尽管SiC功率器件还是有它自己各种各样的问题，SiC器件的应用爆发的节点，有很大的可能性就在接下来的一两年内。
对于Cree，第三代半导体发展的路上，它在最重要的关卡上都做了布局——在SiC材料端，它是毋庸置疑的霸主。在SiC功率器件方面，它也是先驱。不过我认为它应该优先甚至全力巩固其在材料端的领头羊和护城河——器件会是一个大市场，但相比于功率半导体巨头而言，Cree并没有优势，且随着未来SiC领域的发展，产业分工会更加明细。长期的竞争优劣势也会更加明显。
当然，在GaN这一块业务上，可能Cree会面对不同的路径？在最后一篇Cree的分析文章中，我们对此再来分析。祝各位看官一切顺利。
第三代半导体功率器件设计和方案商派恩杰半导体（杭州）有限公司（下称“派恩杰半导体”）近日完成了数千万元天使轮融资。本轮融资由深圳创东方投资（下称“创东方”）投资。派恩杰半导体持续专注于碳化硅和氮化镓功率器件的设计研发，并已经实现系列新产品量产。 公司创始人黄兴博士对集微网指出，本轮资金将用于碳化硅功率器件研发、人才团队建设、市场推广和产品备货。“本轮融资无疑是给我们资金上的有力支持，能够加快我们产品的步伐，同时也让我们扩充人力、快速布局市场。”黄兴说。 以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体被视作下一个重要的产业赛道。相比第一、第二代半导体，第三代半导体具有宽禁带、高耐压、低阻抗等诸多优势，非常适合于高功率和高频高压场景，其中设
当地时间11 月 3 日，Qorvo宣布收购美国碳化硅（SiC）功率半导体制造商United Silicon Carbide（UnitedSiC）。 交易金额尚未披露，不过这笔收购将使Qorvo的影响力延伸至电动汽车 (EV)、工业电源、电路保护、可再次生产的能源和数据中心电源市场。 UnitedSiC将并入Qorvo旗下的基础设施和国防产品（IDP）部门。 资料显示，United Silicon Carbide的产品组合现已涵盖80多种SiC FET、JFET和肖特基二极管器件。SiC是第三代半导体的重要代表，相较于传统硅材料能够明显改善系统效率，包括EV、EV充电和能源基础设施
作为半导体材料具备优异的性能，尤其是用于功率转换和控制的功率元器件。但SiC在天然环境下非常罕见，最早是人们在太阳系刚诞生的46亿年前的陨石中发现了少量这种物质，因此其又被称为“经历46亿年时光之旅的半导体材料”。 Yole在近日发布的《功率碳化硅(SiC)：材料、器件及应用-2019版》报告中预计，到2024年，碳化硅功率半导体市场规模将增长至20亿美元，2018-2024年期间的复合年增长率将高达29%。其中，汽车市场无疑是最重要的驱动因素，其碳化硅功率半导体市场占有率到2024年预计将达到50%。 晶圆短缺还会持续吗？ 过去的两三年里，晶圆供应短缺一直是制约SiC产业高质量发展的重大瓶颈之一。面对一直增长的市场需求，包括
，前景解析 /
在功率器件选择过程中，以氮化镓、碳化硅为代表的宽禁带半导体慢慢的受到了人们的重视，在效率、尺寸以及耐压等方面都相较于硅有了显著提升，但是如何定量分析这三类产品的不同？Power Intergrations（PI）资深培训经理Jason Yan日前结合公司新推出的1250V氮化镓(GaN)产品，详细解释了三类产品的优劣，以及PI对于三种产品未来的判断，同时还介绍了PI氮化镓产品的特点及优势。 目前随着消费类氮化镓供应商慢慢的变多，PI正在努力扩展氮化镓在工业和汽车中的应用，尽可能的避免陷入内卷的红海中。实际上，目前PI已有超过一半以上氮化镓应用不再是手机适配器。 可同时提供三类产品的电源公司 “目前PI是为数不多同时提供三类产
，从PI开始？ /
日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）于2015年6月11日宣布，将在功率电子领域启动新研究。该研究共有6个研究课题，各个课题的概要和预定受托方如下。 1. 充分的利用SiC模块特性的新铁路车辆主电路系统的基础研究 对使用SiC功率模块的新铁路车辆主电路系统的可实现性做验证。还要验证在经常使用前提下所需模块的实现可能性。受托方为日本铁道综合技术研究所。 2． 用来实现多样性电力交换系统的、采用SiC与GaN功率元件的Y形电力路由器基本单元的研究开发 设计并试制可用来构建电力交换系统的、采用SiC和GaN功率元件的 Y字形电力路由器基本单元 ，并找出实用化课题。受托方为京都工
罗姆的碳化硅技术助力赛米控用于下一代电动汽车的 eMPack®功率模块 赛米控（总部在德国纽伦堡）和全球知名半导体制造商罗姆（总部在日本京都市）在开发碳化硅（SiC）功率模块方面已经开展了十多年的合作。 此次，罗姆的第4代SiC MOSFET正式被用于赛米控的车规级功率模块“eMPack®”，开启了双方合作的新征程。此外，赛米控宣布已与德国一家大型汽车制造商签署了10亿欧元的合作合同，从2025年起将为这家客户供应这种创新型功率模块“eMPack®”，未来，罗姆与赛米控将会继续携手为全球客户提供高品质服务。 eMPack®功率模块旨在充分的发挥新型半导体材料的特性、并专为中高功率的碳化硅逆变器而设计。利用赛米控
功率元器件展开新的合作 /
与S iC 和GaN相比，β-Ga2O3有望以低成本制造出高耐压且低损失的 功率 半导体 元件 ，因而引起了极大关注。契机源于日本信息 通信 研究机构等的研究小组开发出的β-Ga2O3 晶体管 。下面请这些研究小组的技术人员，以论文形式介绍一下β-Ga2O3的特点、研发成果以及今后的发展。 我们从始至终在致力于利用氧化镓（Ga2O3）的功率半导体元件（以下简称功率元件）的研发。Ga2O3与作为新一代功率半导体材料推进开发的SiC和GaN相比，有望以低成本制造出高耐压且低损失的功率元件。其原因主要在于材料特性出色，比如带隙比SiC及GaN大，而且还可利用能够高品质且低成本制造单结晶的“溶液生长法”。 在我们瞄准的功率
性价比更高的功率元件（一） /
自去年7月以来，三菱电机（ ）发布了一系列碳化硅（SiC）功率模块，这一些产品将于今年6月18日至20日在上海世博展览馆举行的PCIM亚洲展 2013（展位号：402）中隆重亮相。 众所周知，目前市场上采用的功率模块的IGBT芯片大多采用硅材料制造，但是业界对硅（Si）材料的性能利用已接近极限。与Si相比，SiC的禁带宽度是Si的3倍，临界击穿电场强度是Si的10倍，电子饱和速率是Si的2倍。 与传统的Si功率器件相比，SiC功率器件具有关断拖尾电流极小、开关速度快、损耗低、耐高温的特性。采用SiC功率器件开发电力电子变流器，能提高功率密度，缩小装置体积；提
功率模块亮相PCIM亚洲展 /
半导体材料与器件 PDF高清电子版
HVI系列 - 如何驱动碳化硅 MOSFET 以优化高功率系统的性能和可靠性
直播回放: ONSEMI 适用于光储充的SiC及IGBT隔离栅极驱动器方案
报名直播赢【保温杯】等好礼｜TI MSPM0 MCU 在汽车系统中的应用
ADI世健工业嘉年华—有奖直播：ADI赋能工业4.0—助力PLC/DCS技术创新
MPS 隔离式稳压 DC/DC 模块——MIE系列首发，邀你一探究竟！
12月15日，2023英特尔新品发布会暨AI技术创新派对上，英特尔酷睿Ultra处理器（代号Meteor Lake）和第五代至强可扩展处理器（代号Emerald Rapids）正式对外发布，而这两款产品瞄准的，则正是AI。...
今年，英特尔继续发力GaN，在IEDM2023上，发表题为《DrGaN：采用E模式GaN MOSHEMT和三维单片硅 PMOS的300mm硅基GaN功率开关集成CMOS驱动器技术》的论文...
Rambus在12月7日宣布Rambus HBM3内存控制器IP现在可提供高达9 6 Gbps的性能，可支持HBM3标准的持续演进。...
AI广阔应用，在英特尔酷睿Ultra的加持下，从对个人遥不可及的专用AI超算向PC端延伸。无需额外AI加速装置，新一代笔记本电脑已经能够担负起 ...
英特尔酷睿Ultra推动AI PC发展 联想发布新产品助力AI应用落地
苹果AR/VR将搭M2 Staten+Bora芯片，预计2022年第四季度末量产
ONLYOFFICE宣布新的合作伙伴计划，扩大在中国市场的在线年第四季度苹果智能手机出货量全球第一
英特尔酷睿Ultra推动AI PC发展 联想发布新产品助力AI应用落地
免费送：英国Aim TTi 最新数字信号发生器和热销电流探头【社区重磅福利】
市场动态半导体生产材料技术封装测试工艺设备光伏产业平板显示EDA与IP电子制造视频教程
