复旦大学教授张清纯：碳化硅器件微型化现状及发展趋势

以SiC、GaN为代表第三代半导体材料的半导体器件，具有耐高压、耐高温、 高速和高效等优点，可大幅降低电能变换中的能量损失，大幅减小和减轻电力电子变换装置，是当前新型电力电子器件的研发主流。碳化硅功率器件是新能源时代的必然选择，其相关技术与产品在工业传动、军工、铁路、智能电网柔性输变电、消费电子、无线电力传输等领域，以及智能汽车及充电桩、太阳能发电、风力发电等新能源领域具有广阔的市场。随着器件的小型化与对效率要求提升，采用化合物半导体制成的电力电子器件可覆盖大功率、高频与全控型领域。

2023年5月5日，“2023碳化硅关键装备、工艺及其他新型半导体技术发展论坛”于长沙开幕。论坛在第三代半导体产业技术创新战略联盟的指导下，由极智半导体产业网与中国电子科技集团第四十八研究所联合组织。

开幕大会上，复旦大学教授，上海碳化硅功率器件工程技术研究中心主任、清纯半导体董事长张清纯受带来《碳化硅器件微型化现状及发展趋势》的大会主题报告，详细分享了碳化硅器件微型化解决办法与挑战，国际碳化硅器件微型化进展等。碳化硅器件微型化与器件成本、成品率等息息相关，其技术涉及超级结，电阻等。国内外碳化硅半导体技术来看，平面栅与沟槽栅当前技术水平相当，沟槽栅结构潜力更大。国内SiC MOSFET以平面栅结构为主，CREE MOSFET与ROHM MOSFET都有各自的芯片微型化发展过程。当前碳化硅器件微型化面临的挑战主要涉及制造工艺、热管理、鲁棒性、封装技术等方面。

报告指出，功率半导体具有广泛的应用前景，是新基建、实现双碳目标的战略技术，得到了国家政策层面的极大关注。新能源汽车与光伏是推动碳化硅器件发展的重大推手，国内碳化硅产业链比较完善，设计和制造进展快速，器件特性达到或接近国际领先水平。碳化硅器件微型化显著降低芯片成本，进一步促进碳化硅技术在新能源领域的大规模应用。清纯半导体第二代国产碳化硅MOSFET比电阻已经达到目前国际同类产品技术水平，车规级可靠性考核进展良好。

嘉宾简介

张清纯，复旦大学教授、上海碳化硅功率器件工程技术研究中心主任、清纯半导体董事长。长期从事SiC器件的研发和产业化，研究方向涉及半导体物理与器件；宽带半导体器件物理、工艺、测试、产业化及应用；器件模拟及仿真；电力系统等。迄今撰写过100余篇科技论文和SiC器件领域专著；多次受邀在国际碳化硅、功率半导体的学术会议上作大会报告；作为第一和合作发明人，拥有75多项美国专利；多次担任ISPSD技术委员会成员和碳化硅器件分会主席；曾任国际电力电子技术路线图研讨会联合主席等。