SiC和Si各自具有不同的物理特性和性能，因此在質量保證方面需要采取不同的策略。Si器件基于成熟技術實現穩定的品質，而SiC則需要更嚴格的品質控制和可靠性測試，以充分發揮其作為高性能器件的特性。

近年來，SiC（碳化硅）功率半導體因其在電力電子系統中實現高性能和高效率的潛力而受到了廣泛關注。與Si相比，SiC的優點是單極性器件結構和優異的物理性能，功率模塊的損耗可以大大降低。表1比較了Si和SiC的材料性能。由于SiC材料的寬帶隙，它具有高擊穿電場強度，且適用于高溫工作。此外，它的導熱系數比Si高，散熱性能更好。

表1：Si材料與SiC材料的物理特性比較

如表1所示，雖然SiC在性能上優于Si，但它也存在Si所沒有的晶體缺陷和柵氧化膜可靠性等問題。圖1顯示了SiC和Si各自的故障率隨時間變化曲線（浴盆曲線）。由于SiC晶圓具有較多的晶體缺陷和較高的內部電場強度，因此，與Si相比，SiC在早期失效階段的失效率不可避免地呈現較高的趨勢。

圖1：Si和SiC的故障率隨時間變化曲線

為了確保SiC達到與Si同等的質量和可靠性水平，我們通過獨特的老化（Burn-in）測試來提升其品質。該老化測試主要關注柵氧化膜的質量及SiC基板的質量。柵氧化膜引起的失效模式包括氧化膜形成異常導致的柵極漏電流異常，以及氧化膜界面載流子陷阱引起的柵極閾值電壓（VGS(th)）波動等，因此確保柵氧化膜質量被認為是最重要的課題。本公司針對本課題，根據大量積累的數據，如柵氧化膜壽命的電壓加速特性、故障和特性變化的檢測技術等，以及高級概率統計分布計算結果，優化了老化測試條件，由此確保我司SiC功率半導體可達到令客戶安心使用的品質標準。圖2展示了實施老化測試后的Si與SiC故障率隨時間變化的對比圖。老化測試后，品質達到與Si相當的水平。因此，我司SiC功率器件已率先在全球范圍內應用于對品質要求嚴苛的軌道交通車輛主變流器裝置，并具有良好的市場表現。

圖2：Si和SiC的故障率隨時間變化曲線（加速老化試驗后）

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<關于三菱電機>

三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。截止2025年3月31日的財年，集團營收55217億日元（約合美元368億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有69年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。