近日，中國科學院院刊采訪了中國科學院物理研究所先進材料和結構分析實驗室主任、團隊負責人陳小龍研究員，陳主任對國內碳化硅產業鏈做了一個分享，現摘錄于本文：

◆（1）國內已建立完整碳化硅產業鏈

陳小龍主任表示：碳化硅半導體現在差不多形成一個完整的產業鏈了，從晶體生長，也就是晶圓制備，到外延生長，到器件，到模塊，到應用，現在國內已經初步建立起來了。

碳化硅屬于第三代半導體材料，它的帶隙特別大，導熱特別好，耐擊穿場強也特別高，特別適合于做大功率半導體器件。比如說現在的電動汽車，用碳化硅器件做逆變器、電控器件，甚至是車載充電樁，可以做得體積小，重量輕，對于提高電動汽車的續航里程特別有好處，同時轉換效率高，比較節能。

未來碳化硅器件的發展將向電壓等級更多、功率更高方向發展，應用于軌道交通和智能電網等領域。所有這些應用的驅動力是節能環保，符合國家碳達峰、碳中和的總體戰略。

碳化硅材料，由于它的物理特性，功率器件在做頻率轉換的時候，開關特性好，降低能耗，比硅基器件有優勢，尤其是在高電壓和高功率的應用場合。從這個意義上講，將來會在越來越多的領域得到應用，達到節能減排的目的。

另外一方面，碳化硅器件可以在一些溫度較高的場合下應用，我們知道硅基器件在很多場合下都需要冷卻，浪費能源，而碳化硅在很多場合可以直接用，不需要冷卻，起到節能減排的作用。

◆（2）提高晶體生長良率仍是亟需攻克的難點

中科院物理所在1997年就開始部署關于寬禁帶半導體的工作，團隊從1999年開始這方面的研究，當時的情況是在“一窮二白”的條件下，沒有任何技術，也沒有設備，一切從零開始，搭建設備，做一些非常基礎性的實驗，摸清它基本的生長規律，這個（過程）就用了差不多6年的時間。 

到2006年，我們能夠做出2英寸的晶體來了，在國內率先開始產業化的工作。再接下來就是與北京天科合達通力合作把尺寸從小到大，2英寸、4英寸、6英寸，這樣來發展，因為半導體包括硅就是這樣發展起來的，尺寸越大，晶圓占整個器件的成本會降低。

這里面我們覺得最大的困難就是：首先在基礎研究方面，它的一些基本規律，還是很難去探索，因為這個材料在非常高的溫度下，在2300度-2500度進行生長的，難于直接觀察晶體生長情況，這是研究上的難點。

另外整個生長過程，涉及到好多問題，包括相變的問題，各個晶型相互轉換的問題，氣氛的控制問題，在生長中怎么樣避免缺陷，尤其一些微觀缺陷的形成等等問題。

進入產業化階段的最大問題，就是怎么樣提高晶體的良率，也就是長出來之后，它的重復性和穩定性一定要高，這個和實驗室研究就不同了。產業化是一個生產的行為，要求每次生長高度一致，最重要的還是要降低成本，能夠滿足下游客戶的需求。如果質量在不同的批次中有波動，下游客戶是不能接受的。

在基礎研究和生產中，都有各自非常難解決的困難，我們團隊也是經過了20多年，基本上圍繞著這兩個問題，到現在也是一直在往前走。基礎問題還涉及到進一步增加尺寸，6英寸也不是一個截止的尺寸，還有8英寸，每增加尺寸都會帶來新的問題，這是基礎研究的問題。生產中也是同樣的問題，尺寸增長也會帶來新的問題，無論是生長還是后續加工，都會有新問題出現，都需要不斷去解決。這就是它在研制和產業化中主要的問題和難點。

以上兩個方面，其實最終涉及的還是成本的問題，按照半導體晶圓發展的規律，將來尺寸會越做越大，它的驅動力就是使得晶圓材料在器件整個成本中占比降低。目前碳化硅材料成本在器件中占比非常高，達到70%，而硅不到10%。所以產品做到8英寸，并千方百計提高晶體良率，是后期碳化硅整體降低成本的一種重要途徑。

◆（3）與海外巨頭仍存在的巨大差距與解決建議

整個碳化硅寬禁帶半導體，和國際上最先進的水平還是有些差距的，在晶圓方面應該有2-3年的差距，外延方面，研究本身差距不大，但是產業化方面會有一些差距，良率不如人家高。 

在器件方面的差距稍稍大一點，有些有3-4年的差距，因為最先進的3300伏的器件，國外已經有進入市場的了，目前國內1200伏的MOS器件，有一兩個企業剛剛開始成熟，能夠進入市場了。

為了加快國內碳化硅產業的發展，我覺得國家應該出臺一些政策，比如目前最大的用量是車企，電動汽車發展是非常迅猛的。現在很多電動汽車是采用了碳化硅器件的，但是大都采用了國外的器件。 

國家可以出臺一些政策，鼓勵我們的車廠用國產的器件。比如說在稅收上給予一些優惠等等措施，這樣可以帶動國內碳化硅器件廠商的發展。否則的話，還是會被國外碳化硅器件廠商占據中國的市場，因為中國的市場在全球占到40%以上，非常巨大。