北京经开区第三代半导体现新突破

一辆新能源汽车、一组高能效服务器电源，核心功能的实现都离不开电力电子系统中半导体器件的支撑。碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的典型代表，具有低能耗、体积小、重量轻等特点，国际上都在竞相研发碳化硅半导体制备技术。近日，记者在区内企业世纪金光半导体有限公司（以下简称“世纪金光”）了解到，其研制成功了碳化硅6英寸单晶并实现小批量试产，研发的功率器件和模块也已大批量应用于新能源汽车、光伏、充电桩、高能效服务器电源、特种电源等领域，实现第三代半导体碳化硅关键领域全面布局。

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的典型代表，与第一代半导体材料硅（Si）相比，拥有更加优异的物理化学特性，使得碳化硅器件能降低能耗20%以上、减少体积和重量30%-50%，降低碳排放量20%以上，实现电力电子系统的高效化、小型化、轻量化和低耗化。因此，碳化硅电力电子器件将广泛应用于电动汽车、轨道交通、智能电网、通讯雷达和航空航天等重要国民经济和军工领域。国际上部分国家在该领域起步早，6英寸碳化硅衬底已经量产，8英寸已研制成功。而国内，以4英寸为主，6英寸尚处在攻关阶段。

世纪金光早在2010年落户经开区时就开始进行第三代半导体的研究研发工作。“制约碳化硅衬底发展的根本原因是质量和成本。”世纪金光相关负责人说，为了解决行业难题，世纪金光研发团队开发出新的晶体生长与晶片加工技术，提高晶片的出片率，降低成本50%以上，压低国际同类产品的价格；通过改造创新，实现了6英寸晶体生产的技术突破，缩短了与国外的差距。近几年来，世纪金光创新性地解决了高纯碳化硅粉料提纯技术、6英寸碳化硅单晶制备技术、高压低导通电阻碳化硅SBD、MOSFET材料、结构及工艺设计技术等。目前已完成从碳化硅功能材料生产、功率元器件和模块制备、行业应用开发和解决方案提供等关键领域的全面布局。

依托在碳化硅领域关键技术的研发与储备，世纪金光碳化硅6英寸单晶生产已经研制成功并实现小批量试产；自主设计开发的功率元器件和模块制备覆盖碳化硅肖特基二极管（SBD）、金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），全桥、半桥混合功率模块及全碳化硅功率模块，已大批量应用于新能源汽车、光伏、充电桩、高能效服务器电源、特种电源等领域。在应用中高效化、小型化、轻量化和低耗化等特性显现出来，在光伏行业，主要应用的分布式光伏逆变器，可使逆变器峰值效率达到99%以上，自身功率损耗降低70%以上，体积减小1/5以上。在高性能服务器电源行业，主要为应用的SBD产品，可使系统效率提升至超过99%。

据世纪金光相关负责人介绍，为了持续推进第三代半导体碳化硅产品的研发与应用，将以产学研用为基础，加强产业链上下游协同创新，与行业典型客户在产品应用、联合开发、技术交流、产业链协同创新等多个层面进行深度合作，将核心关键技术进行“强强联合”。还将成立联合实验室和联合应用中心，加强战略合作，共同推动基于第三代半导体功率器件在新能源汽车、充电桩、光伏、航空航天等领域的应用。