2021年，碳化硅半导体的技术展望！

随着宽禁带技术不断渗透到传统和新兴的电力电子应用中，半导体厂商一直在以惊人的速度开发其产品系列。其中一些已发布了多代技术产品，例如，安森美半导体最近推出了650伏(V)SiCMOSFET。

 

宽禁带半导体如SiC和氮化镓(GaN)，正在成为主流并与高增长应用领域如电动汽车(EV)和5G基站相关。然而，传统的硅基MOSFET有成本优势，仍用于大多数应用。成本差异意味着现在宽禁带器件将主要用于减少整体系统成本。

 

例如，这可通过去除冷却系统或减小无源器件的尺寸和成本来实现。由于WBG器件的开关频率更高，因此有可能实现这些缩减。短期内，将看到方案会结合硅和第三代半导体两种技术。如逆变器可搭配一个传统的硅IGBT和一个SiC二极管，以实现比转向全SiC更低的系统成本，同时仍提高能效和可靠性。

 

5G可能比4GLTE的速度快20倍。为了更快的运行，需要处理更高功率、有更好散热能效的器件，使硬件不会过热，和为提高电源能效而优化。

 

这些新平台的性能目标和SiCMOSFET的优势完美匹配，不只因为SiC非常适用于严苛的环境。这些优势意味着SiC在云服务和人工智能(AI)方面也发挥重要作用。需求在这些应用领域呈指数级增长，对更高功率密度的需求是设计工程师关注的焦点。

 

宽禁带器件(SiC和GaN)对电力电子的未来至关重要。这些技术正在创建以前由于材料的物理性质所不可能创建的器件。

 

安森美预计看到SiC在工业电源和能量生成的市场份额将继续稳定增长，在汽车牵引逆变器的市场份额增长更快。GaN显示出在消费类电源等应用中大规模采用的迹象，在这些应用中，功率密度是个关键的设计目标。虽然GaN也适用其它更高要求的应用，但预期在约3年内不会达到同等规模的采用率。

 

目前，SiC衬底开发是最大的瓶颈，半导体制造商包括安森美半导体正致力解决这问题。其它瓶颈包括但不限于外延生长、晶圆厂加工和封装。