PowerAmerica：碳化矽與傳統矽技術之争

集微網消息，12月24日，首屆集微汽車半導體生态峰會以線上+線下形式舉行。PowerAmerica常務董事兼首席技術官Victor Veliadis發表主題為《SiC與傳統矽技術之争：現狀與困境》的演講。

Victor Veliadis開場表示，有能力支撐先進矽晶圓制造技術的企業非常至少，但除了存儲和邏輯晶片，還有很多領域有機會盈利，如物聯網、AI、5G等。在這些領域，成熟制程仍能投入晶片生産。

碳化矽功率器件是大型分立器件，能夠承受大電流和高阻塞電壓。基于電壓、電流、頻率、效率、溫度及特定應用等考量，在較低頻率下，矽基器件占據主導地位，但進入更高頻率時，開關損耗會變大，矽基器件效率将下降，這是碳化矽和氮化镓極具競争力的領域。

Victor Veliadis指出，15-600V範圍是矽基器件頗有競争力的區域，具有可靠、堅固、便宜、大電流耐受的特點；100-900V，氮化镓器件優勢凸顯；900V-10KV範圍，碳化矽器件基本是必選項。而在電動汽車和供電領域有很多應用市場的650V，矽基器件和三代半都非常有競争力。

碳化矽因其頻率高、功率高，在高電壓下，汽車、資料中心、太空領域等都是碳化矽的重要應用場景。根據Yole釋出的技術路線圖，2021年以後，碳化矽的推動力來自電動和混合動力汽車，電動汽車為碳化矽帶來了大規模商業化的機會。

但Victor Veliadis表示，碳化矽在大規模商業化上還存在裝置成本高昂、可靠性問題、人才儲備等問題亟需解決。制造碳化矽襯底的過程比矽襯底複雜很多，這意味着需要更多的勞動力和時間，這将轉為更高的成本。碳化矽起始晶圓占碳化矽器件成本的50-70%，降低晶圓成本是降低碳化矽裝置成本的關鍵。

Victor Veliadis表示，矽晶圓在1992年時就有200mm尺寸，碳化矽晶圓尺寸發展比矽落後30年。而碳化矽元件成本通常比矽器件高3倍，以光伏逆變器為例，以碳化矽為原料制造的逆變器的半導體成本高出矽材料三倍，但總成本卻比矽低。他解釋道，碳化矽可以在更高的頻率下工作，減少了磁鐵的重量的體積，進一步減少了被動元件的成本，進而降低了整個系統的成本。

Victor Veliadis還介紹了碳化矽在制造過程中的不同點與難點，并表示與矽晶圓相比，碳化矽器件在工藝和設計中都存在競争，諸多設計企業、高校和初創企業，都會提供碳化矽設計來幫助想進入該領域的企業更快地進入是市場。