碳化硅（SiC) 迎来爆发！盘点今年1月份国外SiC的最新进展及技术

新年伊始，在半导体领域，从工业界到学术界碳化硅(SiC)技术已经出现了许多头条新闻中。

在过去几年中，宽带隙半导体的崛起已经得到了充分的证明。氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等新型半导体材料提供了更高的速度、效率和工作条件，已被证明在高压应用中非常有用。这些应用包括电力电子、电动汽车等。  

SiC vs. GaN vs. SI 

2021年至今的一个月之内，SiC技术已经出现在了许多头条新闻中，横跨工业界和学术界。 

例如，本月ROHM半导体公司宣布，为提高公司的SiC产能而专门建造的新工厂竣工。新工厂将采用最先进的SiC制造技术，以提高生产效率、扩大晶圆直径和增加产量，新工厂旨在将二氧化碳排放量比传统工厂降低20％。

ROHM的筑后市工厂

仅在本月，就有多家研究机构和半导体供应商发布了基于SiC的新进展，这些新成果可能会克服这个WBG的制造和设计挑战。

SiC可以走多远

在学术界，2021年一个引人注目的SiC头条新闻来自名古屋工业大学的最新研究。

该研究小组提出了一种无损测量碳化硅器件中载流子寿命的方法。这是一项重要的成果，因为许多研究人员一直在尝试平衡SiC载流子寿命-在足够的电导率调制（这需要较长的载流子寿命）和开关损耗（需要较短的载流子寿命）之间寻找平衡点。

在过去，这一努力只能通过侵入性技术来测量，需要研究人员真正地切开并分析半导体。

名古屋工业大学提出的无创载流子寿命测量技术

在他们提出的方法中，研究人员使用激发激光器来创建载流子，并使用带有检测器的探针激光器来测量激发载流子的寿命。有了这种可以进行更简单、非侵入性分析的技术，工程师们终于可以开始对载流子寿命进行微调，以达到传导调制和低开关损耗的完美平衡。这在未来可能会带来新一代更新、更高性能的SiC器件。

另一项SiC进展来自弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)的研究人员，他们最近发现了一种新型的SiC晶体管，由于其高阻断电压，可以直接连接到中压电网。这些新器件与大多数逆变器相反，它们向低压电网供电，但可以使用50赫兹变压器与中压电网耦合。 

弗劳恩霍夫ISE团队创建的250-kVA的逆变器堆栈，其中包括3.3-kv-SiC-晶体管

Vishay和Cree希望通过SiC实现设计简单化

注：Cree 将于今年年底改名为Wolfspeed

在学术研究人员在研发方面采用SiC取得进展的同时，行业供应商也在将更多有用的基于SiC的器件交到实践工程师手中。 

例如，  Vishay最近发布了新型高效SiC肖特基二极管。该公司发布了10种全新的SiC二极管，所有这些二极管均可承受650 V的VRRM和4 A至40 A的正向电流。这些新型二极管的额定承受的最高结温为175°C， 允许在非常高的温度环境中工作--这对从事某些电力电子领域工作的设计人员来说至关重要。 

新型SiC肖特基二极管系列规格。图片由Vishay提供 

第二条行业新闻来自Cree公司，该公司宣布推出Wolfspeed WolfPACK功率模块。这款新的功率模块采用Wolfspeed SiC MOSFET，是专门为在中功率范围内而设计的。

据该公司称，该产品的目标是程度地提高功率密度，同时又将设计复杂度降至最低。该系列旨在用于EV快速充电和太阳能等应用，在25°C的温度下可提供1200 V的工作电压，高达105 A的正向电流和11毫欧的R DS（on）。 

这对那些因设计复杂性的陷阱而难以整合合适的SiC解决方案的设计人员来说，可能会大有裨益。

SiC的强劲开端

从学术突破到新产品推向市场，SiC技术看起来在未来几年会有快速增长。事实上，一些行业分析师预测，全球SiC市场将从2020年的7.49亿美元猛增到2025年的18.12亿美元。