1，预言和实际水平

　　对于碳化硅的前景，2004年就有人在分析了SiC半导体材料在功率半导体器件各种杰出成果后，写文章预言：“2010年碳化硅器件将主宰功率半导体市场”。现今2010年早已过去四年，实际并不尽然，显然和“预言”相差甚远。

　　(1)国外情况

　　2013年的PCIM Asia电力电子展览会上三菱电机展出了多种SiC功率器件，应该说这些产品代表了当前SiC功率器件的国际水平。其中用于工业设备的产品有：

　　1200V/75A混合碳化硅-IPM、1200V/800A全碳化硅模块、600V/200A混合碳化硅IPM，以及1700V/1200A混合碳化硅-HVIGBT。

　　碳化硅功率器件的市场领先者科锐公司推出全新产品系列-50A碳化硅功率器件。包括：

　　“1200VZ-FET ”、“1700VZ-FET”碳化硅MOSFET器件和50A/1700V、50A/1200V和50A/650V三款Z-Rec碳化硅肖特基二极管。

　　科锐表示："正是科锐通过不断的创新，以及科锐在碳化硅领域独创的材料技术、晶圆片工艺和器件设计，才使得这样技术突破得以实现。从而能够取代在大功率、高电压应用领域中的低效传统硅IGBT器件。"

　　尽管如此，从电流和电压参数来说上述产品远远不及相应的Si半导体器件水平。

　　(2)国内情况

　　国内近年来西安理工大学、西安电子科技大学微电子所、中科院半导体所等单位一直坚持不懈进行碳化硅材料及其器件的研究，但从市场上市产品来看，多数为SiC肖特基二极管、其参数大致范围为：击穿电压为600V、1200V、1700V等级别。以工作电流分：

　　1A, 2A,3A, 4A, 5A,6A, 8A, 10A,20A(击穿电压600V)

　　2A, 5A,10A, 20A, 30A,40A(击穿电压1200V)

　　也有报道已有碳化硅场效应管问世，但未查到实际产品。

　　与国外相比，有不小的差距。

　　2，存在问题分析和展望

　　半导体发展历史说明某一种器件的成功出现与理论上的突破、新型结构设计，更有实现这些结构所做的工艺上的创新分不开的。目前理论、结构、工艺都存在大量问题急需解决。

　　现举几例：

　　(1)虽然碳化硅功率器件有很多优点，但还存在不少问题。主要问题是碳化硅晶体有微管缺陷，使工艺成品率低。最好的材料为微管缺陷<1/cm2,但价格昂贵，为硅单晶材料的50倍。

　　(2)许多文章告知其反向恢复时间极短，可用于频率1MHZ场合。遗憾的是与肖特基二极管配合使用的其他器件国内还没有用SiC半导体材料制造的，不能用到如此高的频率。SiC肖特基二极管高频的优越性无法发挥。目前在国内SiC肖特基二极管可称是英雄无用武之地。

　　(3)请看表2参数中的通态压降VF，在2伏左右，国内同类产品相差不多。不比普通硅二极管小。这与许多文章中谈到的SiC器件通态压降小到零点几伏，碳化硅功率器件的正向损耗小的结论大相径庭。曾与国内业内人士讨论，被告知原因是现用的SiC片厚还较厚。那么为什么不磨薄一点呢?想必工艺上有一定的难度。

　　(4)文章宣传碳化硅器件工作温度可达600℃，实际上能到200℃就不错了。原因是芯片电极引出材料和外壳封装材料耐温到不了600℃。

　　(5)目前碳化硅功率器件的成本是硅的100倍。虽然制作等同的性能的器件所需要的碳化硅材料比硅材料要少(约10倍)，但这不足于弥补材料本身的费用。另外，制作工艺费用也高。只有当碳化硅材料和器件的制作费用能和硅器件相比较。碳化硅器件就可能在中等电压(1KV

　　问题多多、不胜枚举。如何解决?以史为鉴。

　　电力电子的发展历史现在看来可分为三个大阶段：硅晶闸管(亦称可控硅)、IGBT(亦称绝缘栅双极型硅大功率晶体管)和刚显露头角的碳化硅(SiC)系列大功率半导体器件。晶闸管在国内发展已有近六十年历史，比较成熟也广泛应用，可以借鉴它的历史来预测碳化硅功率器件

　　想当初TGBT兴起时，与晶闸管参数指标相差极大，晶闸管已能做到2-3KV、2-3KA时，IGBT仅仅是电流过百、电压过千。在短短的二十几年间，IGBT从第一代迅速发展到第六代，电压和电流已与晶闸管并驾齐驱，显示出IGBT优越性能。晶闸管能干的IGBT全能干、IGBT能干的晶闸管干不了，在相当大的一片领域里IGBT因其不可替代的优越性能独居鳌头。但是晶闸管仍以其比较高的性价比守住了自己的大片阵地。

　　五、结论

　　碳化硅材料的进展已使部分碳化硅功率器件用于实际成为可能。但还有许多关键的技术问题需要解决。

　　晶闸管电流从小到大、电压从低到高经历了数十年的风风雨雨，IGBT也有这样的一个不凡的过程。可见SiC功率器件的发展也会有一个漫长的过程。现在要说批量投入、大规模进入商业应用还为时过早。