
近期,国产SiC技术取得多项突破。瑶芯微、至信微、飞锃半导体、昕感科技、深圳平湖实验室、小鹏汽车、中国一汽及中电科48所等,在碳化硅超级结MOSFET、SiC JFET、超高压SiC、混合SiC等方向获得重要进展,将有力加速国内SiC产业规模化与自主可控发展。
9月7日,据人民日报报道,瑶芯微电子联合中国科学院院士、西安电子科技大学教授郝跃团队,以及芯联集成,正式发布全球首款碳化硅超级结MOSFET量产产品。
据了解,该成果历经五年产学研联合攻关,成功突破全球技术瓶颈,研发团队攻克了理论模型适配、电场分布协同、精密工艺制造三大世界性难题,创新采用高能离子注入、多层精准外延等核心工艺,突破传统器件性能局限。
实测数据显示,该产品实现1635V超高耐压,高温、常温导通电阻大幅优化,高温电流密度较国际顶级水平提升166%,功率密度提升81%,逼近碳化硅材料一维物理极限,同时解决了器件高温性能漂移难题。此外,依托8英寸量产工艺,产品芯片面积更小、成本更低,性价比优势显著。
业内专家表示,该产品是全球首个完成产业化验证的碳化硅超级结器件。目前,该产品已瞄准高端数据中心、AI电源等高端市场,将进一步助力我国半导体产业自主可控发展。
今年以来,国产SiC JFET技术也在加速落地,至信微、飞锃半导体、昕感科技和深圳平湖实验室等均发布了相关产品及技术进展:
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至信微:今年2月,至信微1200V 260mΩ SiC JFET已在重要客户端验证通过,进入量产阶段;4月,至信微推出量产级650V 140mΩ SiC JFET;8月,至信微发布1200V 5mΩ SiC JFET产品,已在核心客户端完成验证,进入批量供货阶段。
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飞锃半导体:8月,飞锃半导体推出SiC JFET产品,提供750V与1200V两个电压平台,其采用垂直沟槽双栅工艺,具备1.05 mΩ·cm² 的比导通电阻、优良短路耐受能力、1.4J以上雪崩能量,以及从TO247-4、QDPAK 到 Bare Die 的完整产品组合。
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昕感科技:8月,合肥昕感制造中心圆满完成首样产品下线,据其透露该款产品为SiC/JFET固态继电器。
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深圳平湖实验室:7月,深圳平湖实验室依托自有8英寸碳化硅中试平台完成关键技术攻关,成功推出750V沟槽型SiC JFET器件,器件击穿电压超过920V,核心指标比导通电阻低至0.75mΩ・cm²,并同步落地4款产品(16mΩ、35mΩ、80mΩ、165mΩ)。
目前,SiC JFET已踏入规模化商用进程,AI数据中心的固态断路器作为SiC JFET产业化的第一个推动力,目前开始进入实质性系统导入。以此为起点,SiC JFET应用版图未来还将逐步向新能源汽车、工业和消费类电子等领域纵深扩展。
近日,深圳平湖实验室宣布,他们在超高压碳化硅功率器件领域取得重大突破,成功研制出额定电压20kV、导通电阻约1Ω、单芯片尺寸为1cm×1cm的SiC MOSFET器件。

深圳平湖实验室研制的20kV SiC MOSFET 8英寸晶圆
据悉,该器件基于深圳平湖实验室自主搭建、面向产业验证的8英寸SiC中试平台及自主研发的8英寸超厚低掺SiC外延。他们通过独立自主攻关,攻克超厚外延翘曲应力控制、致命缺陷控制等关键技术难题,研制出可用面积高达80.5%(10mm*10mm)、平均少子寿命达5.27μs的20kV SiC厚膜外延。
此外,通过自主仿真设计平台,深圳平湖实验室还攻克了超高压SiC终端设计难题,基于1.32mm终端取得大于23kV的器件耐压能力。
在电学性能方面,器件实现了卓越的阻断特性,其在漏电流40μA条件下击穿电压(BV)达到创纪录的23.1kV,导通电阻(Ron)为1.04Ω,对应比导通电阻(Ron,sp)为489mΩ·cm²。器件比导通电阻性能水平已接近4H-SiC材料的理论极限。

近日,小鹏汽车自主研发的混合硅/碳化硅(Hybrid Si/SiC)牵引逆变器技术论文《混合硅/碳化硅牵引逆变器的商业化及成本优化》被IEEE旗舰期刊选为封面文章。
据文章透露,这款牵引逆变器已在近700辆小鹏X9工程车上进行了验证,并于2025年11月开始量产,目前这项技术已在包括小鹏X9和小鹏L03在内的多款电动汽车车型上得到全面应用,已有超过15000辆配备该Si/SiC牵引逆变器的车辆上路行驶。
技术方面,小鹏汽车研究团队发现混合SiC方案此前存在缺乏最优芯片面积设计方法及成熟的系统级控制策略共两大挑战。针对上述问题,小鹏汽车提出了一种混合Si/SiC EV逆变器的设计优化,包含三大贡献:最小芯片面积设计方法、负载自适应控制以及模块化封装设计。

效率方面,该混合Si/SiC逆变器在CLTC驱动循环下的整体效率达到98.7%,相比全Si方案的96.3%显著提升,并与全SiC牵引逆变器相当。成本方面,与全SiC设计相比,混合Si/SiC开关将SiC用量减少了66.7%,同时额外集成12个SBD以增强反向恢复能力。
9月1日,中国一汽研发团队披露了《全国产碳化硅功率芯片及其封装关键技术攻关与产品应用》项目进展。据悉,中国一汽研发总院功率电子研发团队,围绕高可靠高性能封装设计、碳化硅功率芯片国产替代开发、车规仿真与测试方法研究,实现多项技术突破。
在封装开发技术领域,他们研发的全桥塑封功率模块功率密度提升至4.7A/cm³以上,寄生电感降至4.9nH以内,功率循环寿命突破8万次;在芯片开发技术领域,研究团队了提出芯片精细分档、寄生电容比与源极结构定向优化、集成电阻设计等有效措施;在车规功率部件测评领域,他们进一步完善了国产碳化硅器件车规级测试验证体系。
目前,成果已配套红旗M220系列电驱系统,搭载红旗EH7、天工08、G919等多款车型产品应用,实现规模化国产替代,保障核心零部件供应安全。
9月9日,据中国电科官微透露,电科装备48所自主研发的新一代8吋SiC高温氧化炉搭载自主创新碳化硅零部件,顺利完成SiC MOSFET流片中试验证,各项核心指标均达到对标产品水平。
据介绍,48所凭借多年的技术积累,攻克了大尺寸高温炉体、高均匀热流场及高洁净反应腔等关键技术。该设备搭载全套自主碳化硅全套零部件,顺利完成了氧化均匀性、金属沾污和颗粒指标的稳定性考核,并顺利通过连续批次芯片产品栅氧1000小时可靠性验证,已具备进入Fab厂规模化生产的条件。
中国电子科技集团公司第四十八研究所始建于1964年,是国家布局的半导体工艺设备研发核心科研机构,隶属于中国电子科技集团有限公司,是国内主要从事“三束”(离子束、电子束、分子束)装备、第三代半导体装备、集成电路装备研发以及锂电材料装备等技术为主的军民两用型骨干科研生产单位。

本文发自【行家说三代半】,专注第三代半导体(碳化硅和氮化镓)行业观察。