7月6日，2023中国汽车论坛举办了专题论坛“芯路历程、协同并进”。上市公司三安光电旗下湖南三安半导体有限责任公司碳化硅应用专家施洪亮博士表示，目前公司第二代碳化硅MOSFET（金属氧化物场效应管）处于车企验证阶段，三代产品预计2025年推出。
据介绍，碳化硅第二代与第三代产品最主要差别在于前者采用平面结构，而三代碳化硅采用沟槽结构。相比之下，第三代产品能够承受更高电压和更高温度，更适合用于汽车上。
与目前主流半导体材料Si（硅）相比，SiC（碳化硅）具有更高的禁带宽度，能够支持800V（伏）以上的高压系统要求。随着高压平台成为主要整车厂重点布局方向，SiC材料与器件研发与量产迫在眉睫。三安数据显示，采用碳化硅器件可将能耗损失总体减低45%（表1），可缓解新能源车续航焦虑。
（表1 采用硅器件和碳化硅器件功率损耗对比）
研究机构EV Tank预计，2025年全球新能源车将突破2200万辆，其中437万辆将采用高压平台，其碳化硅功率器件用量约219万片6寸碳化硅晶圆。同时研究机构Yole数据显示，2025年全球碳化硅产能仅有242万片，其中约有60%可投入新能源汽车生产。因此保守估计，2025年新能源汽车市场大约会有123万片碳化硅6寸晶圆的产能缺口。
目前，碳化硅量产面临两项挑战。首先，材料自身特性（表2）导致其生长慢进而影响供给。其次是汽车行业上下游的高粘性，使新芯片厂难以进入汽车厂供应链。
|
|
SiC |
Si |
|
长晶温度高 |
2200-2500 |
1300-1600 |
|
长晶速率低 |
0.2-0.4mm/h |
25-50mm/h |
|
长晶厚度薄 |
约30mm |
约1-2m |
|
晶圆尺寸小 |
4-6英寸 |
8-12英寸 |
（表2 碳化硅器件与硅器件制备特性对比）
针对前者，施洪亮博士表示，目前SiC器件产量低是行业面临的共同难题，建议与科研院校合作谋求解决方案。以美国为例，美国几十所大学拥有碳化硅科研团队，其中不乏MIT、加州大学伯克利分校等世界级名校，他们与企业共同推进产业技术突破。针对进入主机厂供应链“高门槛”的问题，施洪亮表示，如果上车前能够有效模拟车载工况，这将显著增强汽车厂商对国货的信心，提高替换成功概率。在此基础上，芯片厂商可加强与车厂进一步合作，即为车厂深入定制以契合整车厂的需求。
八仙过海，各显神通。在碳化硅产业化道路上，三安光电在不断加强对外合作。2022年，湖南三安与理想汽车合资，成立苏州斯科半导体公司，项目预计2024年正式投产，最终年生产能力达到240万只碳化硅功率模块。
另外，一个月前，三安光电与全球排名前列的半导体龙头公司意法半导体联合宣布：双方已签署协议，拟在中国重庆共同建立一个新的8英寸碳化硅器件合资制造工厂，其中三安光电持股51%。项目预计2028年建成，达产后将可生产8英寸碳化硅晶圆10000片/周。
（文章采写 上海钢联 钱立群）
