啥是碳化硅（SiC）?SiC和Si性能大比拼

碳化硅（SiC）属于第三代半导体材料，具有1X1共价键的硅和碳化合物，其莫氏硬度为13，仅次于钻石（15）和碳化硼（14）。据说，SiC在天然环境下非常罕见，最早是人们在太阳系刚诞生的46亿年前的陨石中，发现了少量这种物质，所以它又被称为“经历46亿年时光之旅的半导体材料”。

SiC作为半导体材料具有优异的性能，尤其是用于功率转换和控制的功率元器件。与传统硅器件相比可以实现低导通电阻、高速开关和耐高温高压工作，因此在电源、汽车、铁路、工业设备和家用消费电子设备中倍受欢迎。虽然SiC最后通过人工合成可以制造，但因加工极其困难，所以SiC功率元器件量产化曾一度令研究者们头疼。

日前，罗姆半导体（ROHM Semiconductor）在深圳举办了一场SiC功率器件主题的媒体交流会。作为最早一批将SiC功率元器件量产化的厂商之一，罗姆在2010年成功量产了SiC-DMOS。这次见面会上，罗姆半导体（深圳）有限公司技术中心经理苏勇锦（上图）为大家详细介绍了SiC，并将它与传统Si功率器件性能进行了对比，最后介绍了当前SiC市场的动向，和罗姆在该领域的产品布局和战略。

啥是碳化硅（SiC）？

跟传统半导体材料硅相比，它在击穿场强、禁带宽度、电子饱和速度、熔点以及热导率方面都有优势。

比如，在相同耐压级别条件下，Si-MOSFET必须要做得比较厚，而且耐压越高厚度就会越越厚，导致材料成本更高。在栅极和漏极间有一个电压隔离区，这个区越宽，内阻越大，功率损耗越多，而SiC-MOSFET可以讲这个区域做得更薄，达到Si-MOSFET厚度的1/10，同时漂移区阻值降低至原来的1/300。导通电阻小了,能量损耗也就小了，性能得到提升。

相对Si功率器件，SiC在二极管和晶体管的优势特征如下。在二级管中，Ｓi-FRD构造电压可以达到250Ｖ，而换成SiＣ电压则可达到4000V左右；晶体管中Si-MOSFET可以做到900Ｖ，市场上也有1500Ｖ的，但特性会差些，而SiC产品电压可达3300V。

那么在功率半导体的所有使用场景中，SiC-MOSFET处于什么位置呢？下图坐标轴的横轴是开关频率，纵轴是输出功率，可见SiC-MOSFET的应用集中在相对高频高压的领域，而普通Si-MOSFET主要用在低压高频领域，然后Si-IGBT在高压低频率，如果电压不需要很高，但频率要很高就选GaN HEMT。