碳化硅半導體與行業(yè)的未來！

雖然SiC在電子應用中的使用可以追溯到1900年代初，但它作為半導體材料的使用直到1990年代才開始真正獲得關注。正是在這一點上，它首次用于肖特基二極管、場效應管和MOSFET。雖然SiC具有使其在處理高頻、高功率和高溫負載方面具有獨特的優(yōu)勢，但其采用速度很慢，主要是因為生產中的問題。

在自然界中，SiC是一種極其罕見的物質，主要存在于隕石的殘余物中。雖然它可以合成創(chuàng)建，但早期的努力產生了不一致的結果。邊緣錯位、三角形缺陷和其他問題減緩了SiC作為半導體的商業(yè)化，盡管它有許多潛在的應用，但其使用仍然相對罕見。

但是，是什么讓SiC成為如此有效的半導體呢？作為一種寬帶隙半導體材料，它比其他半導體材料（如傳統(tǒng)硅）具有更廣泛的能量差，這使其具有更高的熱和電子性能。這使得該材料成為高功率、高溫和高頻應用中的明星。事實上，與硅半導體相比，SiC的介電擊穿強度提高了10×，能量帶隙提高了3×導熱率提高了3×。

這些性能優(yōu)勢可提高整體系統(tǒng)效率，同時提高功率密度并降低系統(tǒng)損耗。

如前所述，雖然SiC作為半導體材料的實力已經為人所知多年，但生產問題使得采用緩慢。然而，如今，Wolfspeed、英飛凌、安森美等制造商已經改進了制造工藝，因此早期對SiC質量的擔憂在很大程度上已成為過去。因此，它的使用量正在快速增長。

目前，具有碳化硅專業(yè)知識的半導體制造商發(fā)現(xiàn)自己處于誘人的位置。制造工藝得到了顯著改進，提高了合成SiC的產量和可靠性。同時，需要SiC等材料的性能要求的應用也在迅速增加。其結果是一個基于SiC的設備以驚人的速度增長的市場。

讓我們探索一下SiC正在站穩(wěn)腳跟的一些行業(yè)。

電動汽車使用情況

碳化硅半導體最大的增長市場之一是電動汽車（EV）和電動汽車充電系統(tǒng)。在車輛方面，SiC是電機驅動的絕佳選擇——不僅在我們道路上的電動汽車中，而且在電動火車中。

SiC的性能和可靠性使其成為電機驅動電源系統(tǒng)的絕佳選擇，并且由于其高性能尺寸比以及基于SiC的系統(tǒng)通常需要使用較少的整體組件這一事實，使用SiC可以減小系統(tǒng)尺寸并減輕重量——這是電動汽車效率的關鍵考慮因素。

SiC在電動汽車電池充電系統(tǒng)中的應用也越來越多。采用電動汽車的最大障礙之一是補充電池所需的時間，制造商正在尋找減少充電時間的方法——對許多人來說，答案是碳化硅。通過在板外充電解決方案中使用SiC功率組件，電動汽車充電站制造商可以利用SiC的快速開關速度和高功率傳輸能力來提供更好的充電性能。結果是充電時間縮短了2×。

隨著越來越多的組織進行數(shù)字化轉型，數(shù)據(jù)中心在各種規(guī)模和垂直行業(yè)的企業(yè)中的作用只會越來越大。這些數(shù)據(jù)中心充當各種關鍵任務數(shù)據(jù)的中樞神經系統(tǒng)，對于持續(xù)和成功的業(yè)務運營至關重要，但這是有代價的。

事實上，國際能源署估計，數(shù)據(jù)中心消耗了全球所有電力的1%，這還不包括用于加密貨幣挖礦的能源。這種能源消耗的最大驅動因素之一是用于保持這些數(shù)據(jù)中心涼爽的電力，空調和風扇系統(tǒng)需要一年24天、每天365小時運行。

隨著消費者和市政層面對電動汽車的需求不斷增長，以及對數(shù)據(jù)中心日益增長的需求，以支持物聯(lián)網(wǎng)、軟件和其他數(shù)據(jù)密集型操作產生的大量數(shù)據(jù)，SiC無疑是未來的半導體。

隨著越來越多的制造商擴大其SiC產品，生產流程不斷改進并降低成本。隨著應用的增長，SiC在未來幾年仍將是半導體設計的關鍵部分。

無錫國晶微半導體技術有限公司是寬禁帶第三代半導體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場效應管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機集成電路等產品芯片設計、生產與銷售并提供相關產品整體方案設計配套服務，總部位于江蘇省無錫市高新技術開發(fā)區(qū)內，并在杭州、深圳和香港設有研發(fā)中心和銷售服務支持中心及辦事處。

公司具有國內領先的研發(fā)實力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產品，同時提供一站式的應用解決方案和現(xiàn)場技術支持服務，使客戶的系統(tǒng)性能優(yōu)異、靈活可靠，并具有成本競爭力。

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審核編輯：湯梓紅