第三代半導體主要指以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料，它具有寬禁帶、耐高壓、耐高溫、大電流、導熱好、高頻率等獨特性能和優勢。第三代半導體目前主要應用于電力電子器件、光電子器件、射頻電子器件領域，其對新能源、光伏、通信等產業的自主創新發展和轉型升級也起到了關鍵性作用。而其中，碳化硅是目前發展較為成熟的半導體材料，其工藝也逐漸精深并得到了廣泛的應用。

近幾年在新能源汽車對碳化硅器件的大量使用趨勢下，碳化硅已投入更加規模化的生產及運營，這極大帶動了整個碳化硅產業的發展。此外，由于現今碳化硅器件技術方面的相對成熟，也促使這一產業的發展迎來機遇。近日，DeepTech 深科技采訪到上海瀚薪科技董事、運營總監胡佑周博士。

胡佑周表示，上海瀚薪是一家致力于研發與生產第三代寬禁帶半導體功率器件及功率模塊的純內資高科技企業，也是國內唯一一家能大規模量產車規級碳化硅 MOS 管、二極管并規模出貨給全球知名客戶的本土公司。

“瀚薪團隊本身從開始做第三代半導體這方面的研發，到現在已經有 10 年時間的積累。”胡佑周說道。目前瀚薪在第三代半導體方面擁有的國內外發明專利達 40 多項，其產品也早已經在許多國內外知名公司規模化使用，行業涉及廣泛，包括新能源車的 OBC/DC-DC/ 充電樁、光伏逆變器、通信電源、高端服務器電源、儲能、工業電源、高鐵、航天工業等。

瀚薪目前擁有碳化硅 MOSFET、整合型碳化硅 JMOSFET、肖特基二極管、全碳化硅模組四種產品技術應用。其中，上海瀚薪的 650V 系列、1200V 系列和 1700V 系列碳化硅二極管和 MOS 管均已規模量產，且已全部通過車規級認證，按照歐洲新能源車企要求開發的 3300V 系列也已量產，正在導入供應鏈；同時，上海瀚薪采用自有 SiC MOS 管和二極管設計高功率密度模塊，已量產出貨 650V、1200V 的全碳化硅功率模塊。而在碳化硅 MOS 的單管電流這一重要參數上，瀚薪能夠根據客戶的需求進行開發，比如 650V 系列，瀚薪目前可以做最大電流 107A，最低內阻 20 毫歐；1200V 系列最大電流可達到 80A，最低內阻 30 毫歐；1700V 系列最低內阻 45 毫歐，3300V 系列則 80 毫歐等產品。

伴隨著多年以來在碳化硅領域的深入挖掘和探索，瀚薪如今已擁有具有自主研發及專利的器件設計和工藝研發的能力，且突破了國外大廠在碳化硅技術上的壟斷。

獨創——整合型碳化硅 JMOSFET 結構技術

上海瀚薪擁有著自主設計的、世界唯一量產的 SiC JMOS 產品。JMOSFET(JBS integrated SiC MOSFET; SiC JMOSFET)的產品實際上做了一個整合，它實現了碳化硅的 DMOSFET 和 JBS（肖特基二極管）在一個芯片內的集成，也就是能夠在單芯片就具有逆變器的集成功能。而在目前電力電子應用中對高功率密度規格、高效率的需求，以及高速切換操作的應用趨勢下，具備集成設計的整合型碳化硅 JMOSFET 可有效控制芯片面積與電容特性，而相較于一般碳化硅DMOSFET器件而言，JMOSFET 將更有助于提升應用系統效率與增加功率密度。此外，透過整合的肖特基二極管對壓降(Voltage Drop; VSD)特性將帶來顯著改善，會對電力電子應用帶來更具有可靠性的保證。

而且，JMOSFET 的性能優勢不止于此。“我們可以做到單芯片來實現 DMOSFET 跟肖特基二極管的集成，JMOSFET 做反向續流的時候就非常有用，它不需要做并聯的,也就是在一個芯片上就能實現一個小型逆變器的功能，因為它本身需要在器件設計以及器件工藝上做出相當多的改變，才有可能實現。國外很多公司想實現這種產品，但是一直都無法量產。目前全球只有我們可以量產。”胡佑周說道。

圖 | 碳化硅 SIC MOSFET 產品

第三代半導體行業“拐點”已至：新能源汽車帶動 SIC 規模化投入生產經營，并得到廣泛應用

數十年來，科學界及各方都對碳化硅進行了深入的探索和研究，但其在應用方面一直未達到大規模使用，其原因首先在于碳化硅的工藝，包括器件設計和器件應用尚未成熟。此外還有一個十分重要的原因，則是其技術成本過高。而碳化硅此次迎來的“拐點”，則與新能源汽車行業的發展與降低技術成本緊密相關。

新能源汽車系統架構中涉及到功率半導體應用的組件包括三大部分：電機驅動器、車載充電器（OBC）/非車載充電樁、電源轉換系統（車載 DC/DC）。而碳化硅（SiC）材料在高壓、高溫、高效率、高頻率、抗輻射等應用領域優異的特性，其器件在新能源汽車的應用中具有極強的優勢，也大大提高了現有能源的轉換效率。

而在電驅動領域，SiC器件的優勢則主要在控制器效率提升、功率密度提升以及開關頻率的提升, 降低開關損耗，簡化電路的熱處理系統，以降低成本、重量、大小及功率逆變器的復雜性。

近幾年在特斯拉等企業的帶動下，新能源汽車大量增加對碳化硅器件的應用，帶動了整個碳化硅產業的發展，使碳化硅得以投入規模化的生產及運營，從而也有機會將成本大大降低。與此同時，現今碳化硅的整個器件技術方面已經相對成熟，這一產業極有可能將迎來蓬勃發展的時期。

“現在不管是新能源車、光伏產業，服務器還是其他工業電源等等，都在大規模地使用碳化硅這個產品，而對于碳化硅而言，它的拐點已經到來了，市場也會對它越來越認可，所以我們相信第三代半導體碳化硅會迅速地發展，未來幾年它在功率器件里的應用比例會得到迅速提升。”胡佑周表示道。

第三代半導體研發目標及發展前景

對于未來上海瀚薪科技的發展前景，胡佑周表示，“就瀚薪而言，我們會在相當一段時間內專注于碳化硅的器件及工藝制作，以及模組的開發和生產。未來我們會同產業鏈同仁一起并肩發展，優勢互補，為國內第三代半導體的發展貢獻自己的力量。”

第三代半導體的發展對中國而言也是一個很好的機會，其中碳化硅也是電力電子核心的材料器件之一。在第三代半導體領域的深入探索和技術應用，對于國家而言，也會為未來的降低成本、增強自主可控等方面創造更大的空間和潛能。

原文標題：第三代半導體行業“拐點”已至，上海瀚薪獨創整合型碳化硅JMOSFET結構技術 | 專訪

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責任編輯：haq