SiC作为材料在19世纪就被发现了，随后的一个世纪里，SiC由于其硬度高而广泛在机械加工和冶炼中
SiC作为材料在19世纪就被发现了，随后的一个世纪里，SiC由于其硬度高而广泛在机械加工和冶炼中得到运用，主要用在功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料这几个领域。还有就是作为一种珠宝——莫桑钻——而推广。
虽然早在1907年就诞生了第一只SiC二极管，但由于SiC本身结构的多变性，SiC的产业化晶体生长的探索之路持续了整个20世纪，并至今仍在不断探索和完善。作为一种宽带隙半导体，与传统硅基器件相比，SiC的击穿场强是传统硅基器件的10倍，导热系数是传统硅基器件的3倍，非常适合于高压应用。SiC元器件可以在一定程度上完成更低的导通电阻，更高的开关速度，适应更高温的工作环境。
几种半导体材料的核心指标对比（当然，表中缺乏一个核心的要素——产业化成本）：
SiC功率器件的产业链条包括：衬底->
外延->
器件（设计，制造，封测）->
应用和方案->
终端产品应用。
衬底和外延属于SiC产业的上游环节，作为支撑整个产业高质量发展的材料环节，不论是从最终器件的性能还是成本因素来看，其重要性怎么强调都不过分。
Cree作为整个产业高质量发展的先行者和领头羊，在衬底和外延领域都有着绝对的领军优势——市占率在50%左右。近两年更是“一片难求”。对于下游的器件巨头而言，保障供应最好的方式，就是和Cree签订长期供货协议。Cree目前的SiC材料长期供货合同的金额已超越5亿美金，预计这一个数字还会继续快速地增加——这种模式对这个产业的发展而言，会起到很大的推动作用，这个在后面阐述产业高质量发展动力的时候，再来详述。
除了Cree外，II-VI、Dow Corning、Rohm、昭和电工是主要的玩家。它们一起构成了SiC材料行业格局的基本生态，它们的动向也会对整个SiC产业产生重大影响。
作为全球最大的半导体器件的主场战队，国内的SiC材料公司发展近两年也非常迅速。得益于产业链所有的环节的相互支持和推动，衬底端的国内供应商已经能够大批量地提供比较好的4寸衬底，6寸片的进化也在不断加速。外延方面，国内的企业经过多年的工艺积累和优化，有些已经基本和国外巨头处于同一集团，正面PK也不落下风。材料端的良好进展，对于国内SiC产业的发展而言，是至关重要的。
材料设备方面，由于SiC的衬底材料生长的独特性，几家衬底巨头，包括国内的一些衬底厂商，很多都是自研自产衬底炉子，这也进一步拉高了进入衬底行业的难度——国外衬底巨头基本上不对外卖炉子，并且衬底生长的品质把控，有很多的know how是归集到衬底炉上面的。
外延炉相对而言很成熟，主要是使用MOCVD设备，设备玩家非常集中，AiXtron，LPE和VEECO。随着这个产业的持续火热和高预期，各家的产能扩张，使得外延炉现在一直也是供不应求的状态，交期一般也都得在半年以上。
器件方面，分成IDM厂商和Fabless厂商，这里主要是说明SiC功率器件，对于SiC衬底应用于LED和GaN器件的情况——LED就不做说明了，GaN器件在下篇中来详述。IDM厂商目前其实是以国外的巨头为主，除了Cree外，大都是传统的功率半导体巨头，他们在传统功率半导体市场上的相对竞争和势力情况，也影响着SiC产业的发展节奏，这些在后面来详述。国内的IDM厂商近年来逐渐发力追赶（根据华润微电子披露的招股书，其将要投资6亿重点支持SiC和GaN，华润微在三代半的布局，应该还是IDM的方式），但差距是比较大。
在Fabless-Foundry的模式里，独立的第三方fab厂，目前主要是X Fab和台湾汉磊。未来应该也会有新的国内玩家加入（不管是传统Si Fab厂四、六寸线的产能转换还是新设投资）。围绕着这些fab厂建立起来的Fabless-Foundry生态体系，逐渐也一定会成为SiC功率器件中很重要的力量。
下游的应用，SiC在电力电子和很多的传统高压高功率的功率半导体应用场景中，都有应用或潜在的应用空间。如下图所示：
EV是SiC功率器件/模块的一个大下游市场，在OBC、DC/DC和Traction Inverter上目前都慢慢的开始应用。特斯拉是第一家在其Model 3中集成全SiC功率模块的车企，其工程设计部门直接与ST合作——得益于ST在功率半导体封装方面积累，目前这块也是ST在SiC业务中的绝大部分来源。特斯拉M3的主逆变器由24个1-in-1功率模块组成，这些模块组装在针翅式散热器上。如下图所示：
专业研究机构YoleDevelopment对SiC功率器件的应用空间、容量和各自的占比做了预测（如下图），根据Yole的数据，未来几年SiC功率器件的CAGR将超过30%，新能源汽车和充电设施是其中增长最快的两个应用场景。
目前SiC二极管已经很成熟了，国内外的玩家都能够量产。但在MOS等其他器件上，国内外差距较大。从应用的角度看，虽然绝大部分的应用客户都会有（或宣称有）对SiC器件的研究和方案，但坦白讲，对SiC器件的深刻理解、对其应力和边界的探索和研究，从应用端的角度来看，还是需要更长期的过程。
衬底的生产的全部过程中的精确控制一直是个核心难点。SiC单晶生长温度高达2,300℃，且碳化硅只有“固-气”二相，相比于第一代、第二代半导体的“固-液-气”三相，控制起来要困难得多，没有有关技术进行参考借鉴。加上SiC的单晶结构差不多有200余种同分异构体，很多的晶型间的自由能差异非常小，这些都给其单晶的产业化生长制备带来了很大的挑战。直接的结果是，sic单晶体中的缺陷一直是核心要解决的问题。
外延方面，延续了衬底中缺陷控制的挑战——与衬底类似，其生长过程的精确控制也是难点。对生长过程的设计需要考虑器件需求、缺陷和过程控制等多方面因素。器件端的挑战主要在mos管及以上（从结构的复杂程度来看）器件上，比如器件栅氧层的制备，即便是功率器件的行业巨头，目前也还要不断去突破和完善。由于SiC材料的高硬度和高温加工环境，掺杂工艺上的挑战也比较大。
应用和方案的配套直接决定了SiC器件的推广应用，功率半导体目前大部分的应用环境还是以硅基产品为基础，应该要依据SiC器件的特性和需求来设计其应用生态和配套的外围电路，因此应用和方案商的缺乏目前对于整个产业的发展而言，是一个亟需突破的焦点。
经常听到的一些观点是，碳化硅器件还是太贵了。从产业高质量发展的规律看，只有当成本和价格跌破到某一些临界点后，其大规模的批量应用才会起来。这是一个动态且复杂的过程。
这里只从一些逻辑层面来解析下“成本”——支持SiC功率器件应用的人士，都会提到SiC功率器件的系统成本已经接近且极有潜力低于Si基器件的系统成本，因为SiC功率器件会使得配套的电路变得更简单和更少的单元，从而在系统层面来减少相关成本。如下图：
如果把这个逻辑再扩展一步：芯片实际上也是电路系统，SiC功率器件芯片本身也得益于更高效的特质——更小的size。同样指标和性能的产品，一片SiCwafer上能够产出的die的数量，大概能抵得上6片Si Wafer的产出。
所以SiC功率器件的成本潜力及逻辑支撑，我们大家都认为是站得住脚的。但这个逻辑同样要经受到实际应用情况的挑战和检验。一个是wafer成本以及每颗die的成本，较为贴切的比较，是和12寸线的情况来比较，这个临界值大概会是12寸Si晶圆情况下的多少倍？一个是更小的size的正负效益都要考虑到，特别是结合后续的封装和应用，也许很多看在明面上的好处，其实是需要打折扣的。
当然，任何新事物的推广，都是受到产业内在发展逻辑和动力推动而影响的，SiC功率器件也一样。接下来我们试着来分析下，对于SiC功率器件而言，现阶段其产业动能的情况如何？
5月7日，Cree宣布将投资10亿美金用来扩大SiC的产能，包括整合一座8寸晶圆厂（4.5亿投资用于North Fab，增建工厂和产能）和一座SiC材料工厂（4.5亿美金用于mega factory，剩下的1亿美金用于SiC别的业务的相关投入），将其SiC材料和晶圆制造的能力（相比于2017年的Q1）扩张30倍。
Cree对SiC未来（到2024年）的预期的信心究竟有多少，我们不得而知，但打出这样的牌，一是也符合Cree这两年一直对外释放的信号，比如在2019财年Q2的Earnings Call Transcript中，Cree预计2019财年的资本投入约2.2亿美金，大部分用于扩张wolfspeed的产能。即便是“......that may reduce our near-termWolfspeedgross margin.” 二是Cree判断目前已达到了采用电动汽车和采用碳化硅的转折点——汽车制造商已宣布计划在电气化项目上花费至少3000亿美元，他们对碳化硅的兴趣非常高。因此公司需要保证自身在sic领域的长期供应能力。从他们目前和下游签下的长期晶圆供应协议正在验证这些趋势，目前这些协议总额超过4.5亿美元，包括今年与STMicro签订的价值超过2.5亿美元的合约。
作为Cree在SiC材料上的强劲竞争对手，II-VI、Dow Corning、Rohm和昭和电工近年来也是持续在扩张产能。II-VI在其2019年Q3的电线年基于SiC的电力电子设备（包括用于电动车辆应用）增长了70％。整个SiC的应用市场正在加强，特别是在中国。在资产金额的投入方面，2019财年其很大一部分的资本投入，都是用于SiC。II-VI对其每一个SiC材料工厂都有一个量产改进计划，其核心在于最大限度地实现持续的产量改进，计划在未来18到24个月内将产能翻番。结合和下游客户的沟通和紧密联系得到的反馈，II-VI方面认为市场方面明显地低估了对SiC衬底的需求。此外，在下游需求的锁定方面，和Cree类似，II-VI绝大部分的SiC衬底需求都是长期合同。
日本SiC外延的领导厂商昭和电工近两年也动作频密，在连续4次宣布扩张其SiC外延产能后，其SiC外延产能从最初的1500片/月提升至2019年Q1的9000片/月。而位于台湾的外延厂商嘉晶其2018年的sic外延产能为4寸 1500片/月，计划在2019年新增6寸 1000片/月的产能。
一个产业高质量发展的动力机制是很复杂的，不过底层的几个要素能归纳为：成本（产能）、价格（需求）、性能、应用和最终出海口。这里对SiC的产业动力做一个比较粗陋的简化（性能上的逻辑在上面已经有了阐述，这里就不增加进来），如下图所示：
从上游材料厂商的动作来看，接下来一轮的产业高质量发展的发起点，他们已或者意图去拧动钥匙了——不论这里面很多的产能是不是已经兑现，一个声明也是能起到类似的效果：对于产业里的玩家来说，Cree这样产业地位的公司的声明，你是信啊，还是不信呢？
当然后续的动力传导中，会有很多很细节的问题，这些我们也会持续的跟踪和研究。
材料厂商并不是盲目的扩张产能——这点从上面对他们的公开说明的整理中也可以感受到，一个是他们在手的很多是长期协议，一个是他们感受到的产业动能比很多的人表示的要强（虽然有可能这也是他们的一种手段）。接下来我们也整理下几个SiC的器件巨头的一些公开资料，梳理下它们对SiC产业动能的观点。
ST 2019财年对碳化硅器件的出售的收益目标是约2亿美元，意味着MOSFET/二极管的收入相比2018年增加一倍。这部分收入目前还是由主要客户（tesla）支撑。但ST已经和下游客户有约30个重点项目在进行。
ST收购了晶圆制造商Norstel，和Cree达成了多年的供货协议。且开始为全世界汽车制造商提供采用SiC嵌入式ACEPACK驱动模块的样品。
On Semi2018财年Q3在汽车终端市场收获了首笔碳化硅收入，正积极与全球领先的汽车原始设备制造商合作开展许多碳化硅项目。预计碳化硅将成为On semi汽车业务的重要推动力，碳化硅收入将大幅增长。
On Semi在碳化硅晶圆方面有和合作伙伴的长期协议，这点不同于硅晶圆。目前在SiC产品方面更多的考虑是增加服务能力并且减少输入成本，外包是一个合适的选择。内部供应量约50％，2019财年这一变化不大。
On Semi 2018财年碳化硅的总量将达到数千万，年年都会增加数倍。
预计InfineonSiC器件的出售的收益占比将从2018年的1%->
2025年的20%。从单一的器件供应发展成为多模块供应：
Infineon的SiC解决方案在汽车行业方面的进展和计划（2018->
2020），从充电模块到主变的渗透：
对Infineon而言，SiC整体的定位还是属于比较早期——空间正在从每年数千万美金到每年几亿美金发展变化。在2019财年的H2，预计Infineon的SiC产品在电动汽车的应用会开始突破。总体的判断是：碳化硅器件会高速增长。
作为2013年就建立了SiC专用的无尘间、2015年2月就发布了凯美瑞混合动力SiC原型车的老司机，丰田在2017年停止了其在sic领域的大部分宣传。很多产业内的朋友认为，这并不是丰田放弃了采用SiC，而是进入了量产化阶段的“潜伏模式”的证据。丰田目前的战略是将应用在大量出货的普瑞斯上的电动化技术，进一步扩展到其他车型。如果遵循这一方针的线年左右上市的下一代普瑞斯中，应该就会采用新的SiC功率元件。
从这些巨头公开的一些资料来看，SiC的应用场景和趋势是比较明确的，但各家对SiC这块蛋糕也各有各的打算：Infineon作为功率半导体的擂主，其CoolSiC早在2016年就开始对外宣传，但从其行动上却没有大力跟进——既有可能是其SiC器件的成熟度欠佳，可靠性还待更长时间的检验，也有一定的可能是权衡SiC器件对其传统强势Si基功率半导体业务的冲击。ST和On Semi的包袱要小很多，步子迈得也大一些。ST更多的考量是可能借助SiC来提高个人的份额，而On Semi的策略大概还是延续其过往在各个市场的老二策略——及时跟进，但不冒进。
不管产业中的玩家会怎么博弈，也尽管SiC功率器件还是有它自己各种各样的问题，SiC器件的应用爆发的节点，有很大的可能性就在接下来的一两年内。
对于Cree，第三代半导体发展的路上，它在最重要的关卡上都做了布局——在SiC材料端，它是毋庸置疑的霸主。在SiC功率器件方面，它也是先驱。不过我认为它应该优先甚至全力巩固其在材料端的领头羊和护城河——器件会是一个大市场，但相比于功率半导体巨头而言，Cree并没有优势，且随着未来SiC领域的发展，产业分工会更加明细。长期的竞争优劣势也会更加明显。
当然，在GaN这一块业务上，可能Cree会面对不同的路径？在最后一篇Cree的分析文章中，我们对此再来分析。祝各位看官一切顺利。
摘要 本文评测了主开关采用意法半导体新产品650V SiC MOSFET的直流-直流升压转换器的电热特性，并将SiC碳化硅器件与新一代硅器件做了全面的比较。测试结果证明，新SiC碳化硅开关管提升了开关性能标杆，让系统具更高的能效，对市场上现有系统设计影响较大。 前言 市场对开关速度、功率、机械应力和热应力耐受度的要求日益提高，而硅器件理论上正在接近性能上限。 宽带隙半导体器件因电、热、机械等各项性能表现俱佳而被业界看好，被认为是硅半导体器件的替代技术。在这些新材料中，兼容硅技术制程的碳化硅(SiC)是最有前景的技术。碳化硅材料的电气特性使其适用于研制高击穿电压器件，但是，远高于普通硅器件的制造成本限制了其在中低压器
近日，DIGITIMES Research给出了一组数据：预计到2025年，电动汽车用碳化硅（SiC）功率半导体将占SiC功率半导体总市场的37%以上，高于2021年的25%。 SiC 是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一，令其成为新能源汽车的理想选择。与传统解决方案相比，基于SiC的解决方案使系统效率更加高、重量更轻，且结构更紧凑。 在电动汽车中，SiC功率半导体大多数都用在驱动和控制电机的逆变器、车载充电器和快充桩。对于逆变器而言，800V高压运行架构下的SiC功率半导体比传统硅器件的整体系统效率高8%。SiC功率半导体也使得散热系统模块设计更简单，机电结构的空间更小。对于车载充电和快速充电桩，SiC功率半
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摘要 ：本文的目的是分析碳化硅MOSFET的短路实验(SCT)表现。具体而言，该实验的重点是在不同条件下进行专门的实验室测量，并借助一个稳健的有限元法物理模型来证实和比较测量值，对短路行为的动态变化进行深度评估。 前言 就目前而言，碳化硅(SiC)材料具备极佳的的电学和热学性质，使得碳化硅功率器件在性能方面已经超越硅产品。在需要高开关频率和低电能损耗的应用中，碳化硅MOSFET正在取代标准硅器件。半导体技术要想发展一定要解决可靠性问题，因为有些应用领域对可靠性要求十分严格，例如：汽车、飞机、制造业和再次生产的能源。典型的功率转换器及相关功率电子元件必须严格遵守电气安全规则，要能在恶劣条件下保持正常工作，其鲁棒性能够耐受短路
MOSFET的短路实验性能与有限元分析法热模型的开发 /
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全系列中低压车规级MOS 碳化硅MOS 产品描述： 南京江智主要产品为车规级MOS和SIC MOS，车规级MOS已批量应用于国内一线公司，是车规级MOS专业供应商。SGT MOS使用先进的深沟槽分离栅工艺技术和电荷平衡原理，工艺设计采用公司的三个专利技术（集成ESD钳位二极管的SGT MOS、集成SBR的SGT MOS、Super Junction位于底部的SGT MOS)来设计和流片，使得SGT MOS不仅仅具备常规SGT MOS的优点外，还能大大增强抗静电能力、提高体二极管的迅速恢复时间、更强的抗浪涌能力，因而也具有更高的可靠性。 独特优势： 15位研发人员均曾在Vishay,Fairchi
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