碳化硅(SiC)
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-27
碳化硅(SiC)的視頻教程
ABAQUS三維鋁基碳化硅直角切削
詳細介紹了如何運用Python腳本插入多邊形隨機碳化硅顆粒、如何使用SIC JH2脆性本構模擬碳化硅顆粒裂紋擴展以及解決了碳化硅顆粒一碰就碎的問題。 附帶CAE文件、inp文件、多邊形隨機碳化硅顆粒腳本或者隨即球體顆粒腳本以及JH2本構模型。
￥200 21分鐘 328播放
查看
碳化硅(SiC)的實例教程
其中，SiC、GaN 電力電子產值規模達 44.7 億元，同比增長 54%；GaN 微波射頻產值達到 60.8億元，同比增長 80.3%。
近年來，國內在第三代半導體及其襯底方面為了趕上國外的步伐投入很大，但僅分散在功率器件應用領域；IDM和代工服務方面，與國際上量產6英寸，正在建設8英寸量產工廠的水平還存在差距。另外，門檻更高的碳化硅將長期以IDM為主，在美日兩家獨大的產業格局下，中國廠商的機會也受到了一定的擠壓。
在我國政策力度的帶動下，國內第三代半導體材料的主流企業積極布局，市場容量擴大且產業鏈合作水平不斷提高。中電科55所已是國內少數從4-6寸碳化硅外延生長、芯片設計與制造、模塊封裝領域實現全產業鏈的企業單位。而泰科天潤已經量產SiC SBD，產品涵蓋600V/5A～50A、1200V/5A～50A和1700V/10A系列。深圳基本半導體則擁有3D SiC技術，推出了1200V SiC MOSFET產品。瀚薪獨創集成型碳化硅JMOSFET結構技術，推出全球唯一量產的SiC JMOS產品，實現了碳化硅的DMOSFET和JBS（肖特基二極管）的芯片內集成。另外值得關注的是，近年來，SiC晶片作為襯底材料的應用正在逐步走向成熟，成本呈現明顯下降趨勢，具備了大規模產業化應用的基礎。
2. 碳化硅(SiC)的前世今生！
SiC作為半導體材料具有優異的性能，尤其是用于功率轉換和控制的功率元器件。與傳統硅器件相比可以實現低導通電阻、高速開關和耐高溫高壓工作，因此在電源、汽車、鐵路、工業設備和家用消費電子設備中倍受歡迎。雖然SiC最后通過人工合成可以制造，但因加工極其困難，所以SiC功率元器件量產化曾一度令研究者們頭疼。
※ 啥是碳化硅（SiC）？
展開 其中，新能源汽車是SiC功率器件市場的主要增長驅動因素，主要的應用器件有功率控制單元(PCU)、逆變器，DC-DC轉換器、車載充電器等。
這兩種材料可以制造許多有趣的設備。我們目前看到氮化鎵被用于低功率/電壓，高頻率的應用中，而碳化硅被用于高功率，高電壓開關電源的應用中。由于SiC已發展十多年了，GaN功率元件是個后進者，因此僅管GaN元件市場直起急追，但相較于前者，其市場仍遠遠落后。
不過現在只是第三代半導體產業發展的前期，隨著近年來全球對于都市基礎建設、新能源、節能環保等方面的政策支持，對SiC/GaN等高性能功率元件的需求勢必會增大。因此相信在未來，無論是SiC還是GaN一定都能扮演比現在更重要的角色并融入各自的商業市場中。
3
市場方面
近日，Yole Développement(Yole)估計了碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)這些寬帶隙材料的總體應用情況。當前，盡管硅在市場上仍占主導地位，但碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)器件在某些應用中已經是更有效的解決方案。
除意法半導體之外，碳化硅(SiC)領域的玩家還有英飛凌、羅姆和安森美，應用領域主要是工業和汽車。
展開 全球碳化硅市場呈現寡頭壟斷局面，歐美日企業領先美國全球獨大，全球SiC產量的70%~80%來自美國公司。
海外碳化硅單晶襯底企業主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日鐵住金、Norstel等。其中CREE、II-VI等國際龍頭企業已開始投資建設8英寸碳化硅晶片生產線。
國內企業也在積極研發和探索碳化硅器件的產業化，已經形成相對完整的碳化硅產業鏈體系。中國企業在單晶襯底方面以4英寸為主，目前已經開發出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。以天科合達和山東天岳為主的SiC晶片廠商發展速度較快，市占率提升明顯。三安光電在SiC方面也在深度布局。
山東天岳、天科合達、河北同光、中科節能均已完成6英寸襯底的研發，中電科裝備研制出6英寸半絕緣襯底。
華潤微擁有3條6英寸產線和一條正在建設的12英寸產線，并擁有國內首條實現商用量產的6英寸碳化硅晶圓生產線。
露笑科技2020年引進碳化硅重磅研發團隊并聯合合肥政府共同投資碳化硅。
碳化硅中游——外延
外延常用PECVD法制造。
國外外延片企業主要有DowCorning、II-VI、Norstel、CREE、羅姆、三菱電機、英飛凌等；器件方面相關主要企業包括英飛凌、CREE、羅姆、意法半導體等。
國內從事外延片生長的企業包括廈門瀚天天成和東莞天域半導體等；從事碳化硅器件設計制造的企業包括泰科天潤、華潤微、綠能芯創、上海詹芯、基本半導體、中國中車等。
展開 第三類化合物半導體提供更多選擇
第三類化合物半導體-碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）兩種材料興起，有助解決傳統硅基組件遭遇的困境。第三類化合物半導體具備耐高溫、耐大電壓、快速作動等特性，可以廣泛應用于高功率、高頻和高溫電子電力系統，如電動車及電動車充電設備、大型風力發電機、太陽能板逆變器、數據中心、手機快充、太空衛星、行動基地臺等領域。
碳化硅（SiC）最大的優勢在于高溫與高崩潰電壓耐受力；氮化鎵（GaN）的穩定性高，熔點高達1700度，除了穩定性、耐高溫、耐高壓等優勢，同時擁有良好的導電性與導熱性，多應用于變壓器和充電器等領域，如需要較大電壓的筆電、平板，以及需要較小電壓的手機和手表充電產品，能有效縮短充電時間。氮化鎵（GaN）組件的切換速度是硅基組件的10倍以上，相較于Si，更適合高頻率、高效率的電子產品，包含5G產品。
圖一 : 小米生產的GaN 65W快充充電器。（source：小米）
隨著2050年凈零碳排（Net Zero）目標逼近，各國在交通政策與產業推動上都朝燃油車電氣化的方向邁進，帶動整體電動車產業。碳化硅（SiC）與氮化鎵（GaN）能同時應用于汽車產業，尤其碳化硅（SiC）在車載領域及可靠性上更具優勢，在電動車的系統應用方面主要包含逆變器、車載充電器（OBC）及直流變壓器等。相較于傳統硅基模塊效能，碳化硅（SiC）可減少約50%的電能轉換損耗，降低約20%的電源轉換系統成本，提升電動車約4%的續航力。
龍頭大廠帶動第三代半導體產能
電動車的充電設備及充電基礎設施都需要更高效能的組件。林若蓁指出，碳化硅（SiC）組件市場主要由汽車產業主導，比方特斯拉（Tesla）電動車款Model 3率先應用意法半導體生產的SiC MOSFET，帶動多家電動車廠商導入SiC材料。
展開 SiC的優勢
碳化硅(SiC)因帶隙寬，在太陽能管理中比硅具有多種材料優勢，導熱率幾乎是硅的3倍。這意味著SiC器件承受的擊穿電場幾乎是硅的10倍，從而使SiC器件與類似結構的硅相比，能夠在高得多的電壓下高效地工作。SiC器件還具有比硅低得多的導通電阻、柵極電荷和反向恢復電荷特性，以及更高的熱導率。這些特性意味著SiC器件與硅同等器件相比，可以以更高的電壓、頻率和電流來開關，同時更高效地管理熱量累積。
SiC用來制造不宜用硅制造的器件。MOSFET在開關應用中受到青睞，因為它們是單極器件，這意味著它們不使用少數載流子。硅雙極型器件既使用多數載流子又使用少數載流子，可以在比硅MOSFET更高的電壓下工作，但由于它們在開關時需要等待電子和空穴重新結合以及耗散重組能量，因此其開關速度變慢。
硅MOSFET廣泛用于高達約300 V的開關應用中，高于該電壓時，器件的導通電阻上升的程度使設計人員不得不轉向速度較慢的雙極器件。SiC的高擊穿電壓意味著它可以用來制造比硅更高電壓的MOSFET，同時保留了低壓硅器件的快速開關優勢。開關性能也相對不受溫度影響，從而在系統升溫時實現穩定的性能。
由于功率轉換效率與開關頻率直接相關，因此，SiC既能比硅處理更高的電壓，又能確保高轉換效率所需的高速開關。
SiC的導熱系數是硅的三倍，因此可以在更高的溫度下工作。硅在175°C左右不再充當半導體，在200°C左右成為導體，而SiC直到達到1000°C時才會變成導體。SiC的熱特性優勢可用于兩方面。首先，它可用于制造比等效硅系統需要更少冷卻的功率轉換器。
展開 
碳化硅(SiC)的相關專題、標簽、搜索
碳化硅(SiC)的最新內容
自2025年以來，行業逐步邁入以碳化硅（SiC）為代表的新一代功率器件時代，在提升系統效率、降低能耗、優化成本方面展現出顯著優勢，同時也對系統設計、熱管理、電磁兼容及可靠性提出了更高要求。
電力電子設備為許多關鍵應用提供動力，其系統十分復雜，因此必須滿足嚴格的兼容性和可靠性標準。
在電力電子行業，碳化硅（SiC）正成為備受關注的一種半導體材料。SiC是一種半導體和硅的替代方案，以其高導電性和低熱膨脹性而著稱，可實現高溫應用。
對于大量大功率應用，Ansys這家客戶正在通過引領從硅轉向碳化硅（SiC）為半導體行業實現轉型。Wolfspeed目前生產全球60%以上的SiC材料，而且該公司正在進行65億美元的產能擴展，以大幅提高產量。
“很多人都不熟悉SiC，但其實它是理想的大功率電子產品半導體材料。
IGBT以及碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導體器件已成為全球技術競爭的焦點，國內產業鏈上下游正加速協同攻關，生態效應逐步顯現。
連接器與傳感器領域，隨著物聯網全面普及和汽車電子化程度不斷提升，市場規模持續增長。汽車連接器、高速通信連接器以及各類生物、環境傳感器成為行業增長亮點，國內企業在多個應用場景中實現技術突破，并持續向更高附加值環節拓展。
鉬/銅、硅/鋁、鈹/鋁、泡沫金屬/多孔金屬等；橡膠；陶瓷材料：氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物；玻璃等
導熱散熱材料
熱界面材料：導熱矽膠布、薄膜/膠帶、導熱硅膠、導熱硅脂、導熱凝膠、導熱灌封膠、導熱墊/碳纖維導熱墊、聚合物基復合導熱材料，液態金屬，導熱灌封膠等
陶瓷基板：氧化鋁 (Al2O3)、氮化鋁 (AlN)、氮化硅(Si3N4 )、氧化鈹 (BeO)；碳化硅
?中國半導體設備供應鏈發展論壇
?功率半導體IGBT/SiC 產業論壇
?化合物半導體技術與應用發展論壇
?AI加速半導體材料創新發展論壇
?功率mosfet-Si硅/SiC碳化硅|半導體功率器件技術論壇
?碳化硅襯底材料生長與加工技術創新發展論壇
?第三代半導體材料制造與裝備技術高峰論壇
?半導體器件性能開發與測試技術論壇
※ 展會優勢
這場行業變革得益于利用碳化硅（SiC）等非傳統材料的優勢，而onsemi正在引領這種寬禁帶材料的廣泛應用，這有助于推動生產比硅基替代方案更節能、更緊湊、更可靠的半導體。最終，這會為我們帶來性能更高、尺寸更小、成本更低的汽車和工業組件。
Victory指出：“與硅基替代方案相比，基于SiC的半導體具有更出色的電氣和熱屬性，這使其能夠在更高的電壓、頻率和溫度下運行。
Ltd）碳化硅（SiC）逆變器的實測數據進行對標驗證。該項目旨在通過Myway自主采集的物理測試數據，系統評估Altair仿真解決方案的精確性。結果顯示，Altair<sup>?</sup> PSIM?與Altair<sup>?</sup> SimLab<sup>?</sup>為復雜逆變器系統開發提供了高效的熱管理解決方案。
(SiC)模塊燒結銀焊料在功率循環下的疲勞壽命分析
盛敏 | 東風汽車研發總院 結構耐久工程師
演講主題：自主IVI控制器可靠性分析與優化
王力曉 | 康明斯渦輪增壓技術有限公司 工程部分析工程師
演講主題：RBF moprh對于渦殼熱機疲勞失效的結構優化及應用
韓晗 | 康明斯武漢研發中心 PA工程師
演講主題：發動機結構仿真全流程自動化
李彥昊
圖1 (a) UCAV進氣管（綠色）和排氣噴嘴（橙色）的3D草圖 (b) 3種不同幾何形狀的排氣噴嘴
(c) 應用不同噴嘴后的紅外特征模擬結果
噴嘴的最內層由碳纖維增強碳化硅 (C-SiC) 復合材料制成，具有出色的熱穩定性和耐腐蝕性。最外層由碳纖維增強塑料 (CFRP) 組成，這是一種輕質材料，可保持結構強度以抵抗軸向推力和內部壓力。
