北京經(jīng)開區(qū)第三代半導(dǎo)體現(xiàn)新突破

一輛新能源汽車、一組高能效服務(wù)器電源，核心功能的實(shí)現(xiàn)都離不開電力電子系統(tǒng)中半導(dǎo)體器件的支撐。碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，具有低能耗、體積小、重量輕等特點(diǎn)，國際上都在競相研發(fā)碳化硅半導(dǎo)體制備技術(shù)。近日，記者在區(qū)內(nèi)企業(yè)世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“世紀(jì)金光”）了解到，其研制成功了碳化硅6英寸單晶并實(shí)現(xiàn)小批量試產(chǎn)，研發(fā)的功率器件和模塊也已大批量應(yīng)用于新能源汽車、光伏、充電樁、高能效服務(wù)器電源、特種電源等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體碳化硅關(guān)鍵領(lǐng)域全面布局。

碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，與第一代半導(dǎo)體材料硅（Si）相比，擁有更加優(yōu)異的物理化學(xué)特性，使得碳化硅器件能降低能耗20%以上、減少體積和重量30%-50%，降低碳排放量20%以上，實(shí)現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效化、小型化、輕量化和低耗化。因此，碳化硅電力電子器件將廣泛應(yīng)用于電動汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、通訊雷達(dá)和航空航天等重要國民經(jīng)濟(jì)和軍工領(lǐng)域。國際上部分國家在該領(lǐng)域起步早，6英寸碳化硅襯底已經(jīng)量產(chǎn)，8英寸已研制成功。而國內(nèi)，以4英寸為主，6英寸尚處在攻關(guān)階段。

世紀(jì)金光早在2010年落戶經(jīng)開區(qū)時就開始進(jìn)行第三代半導(dǎo)體的研究研發(fā)工作。“制約碳化硅襯底發(fā)展的根本原因是質(zhì)量和成本。”世紀(jì)金光相關(guān)負(fù)責(zé)人說，為了解決行業(yè)難題，世紀(jì)金光研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)出新的晶體生長與晶片加工技術(shù)，提高晶片的出片率，降低成本50%以上，壓低國際同類產(chǎn)品的價格；通過改造創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了6英寸晶體生產(chǎn)的技術(shù)突破，縮短了與國外的差距。近幾年來，世紀(jì)金光創(chuàng)新性地解決了高純碳化硅粉料提純技術(shù)、6英寸碳化硅單晶制備技術(shù)、高壓低導(dǎo)通電阻碳化硅SBD、MOSFET材料、結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計技術(shù)等。目前已完成從碳化硅功能材料生產(chǎn)、功率元器件和模塊制備、行業(yè)應(yīng)用開發(fā)和解決方案提供等關(guān)鍵領(lǐng)域的全面布局。

依托在碳化硅領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與儲備，世紀(jì)金光碳化硅6英寸單晶生產(chǎn)已經(jīng)研制成功并實(shí)現(xiàn)小批量試產(chǎn)；自主設(shè)計開發(fā)的功率元器件和模塊制備覆蓋碳化硅肖特基二極管（SBD）、金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET），全橋、半橋混合功率模塊及全碳化硅功率模塊，已大批量應(yīng)用于新能源汽車、光伏、充電樁、高能效服務(wù)器電源、特種電源等領(lǐng)域。在應(yīng)用中高效化、小型化、輕量化和低耗化等特性顯現(xiàn)出來，在光伏行業(yè)，主要應(yīng)用的分布式光伏逆變器，可使逆變器峰值效率達(dá)到99%以上，自身功率損耗降低70%以上，體積減小1/5以上。在高性能服務(wù)器電源行業(yè)，主要為應(yīng)用的SBD產(chǎn)品，可使系統(tǒng)效率提升至超過99%。

據(jù)世紀(jì)金光相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，為了持續(xù)推進(jìn)第三代半導(dǎo)體碳化硅產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，將以產(chǎn)學(xué)研用為基礎(chǔ)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新，與行業(yè)典型客戶在產(chǎn)品應(yīng)用、聯(lián)合開發(fā)、技術(shù)交流、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新等多個層面進(jìn)行深度合作，將核心關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”。還將成立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和聯(lián)合應(yīng)用中心，加強(qiáng)戰(zhàn)略合作，共同推動基于第三代半導(dǎo)體功率器件在新能源汽車、充電樁、光伏、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。