碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的代表，因其在禁带宽度、击穿电场、热导率等关键参数方面的显著优势，正逐渐从科研走向产业化，并正迎来快速增长。行业预估，预计从2024年到2029年，全球碳化硅市场规模将从31亿欧元增长到90亿欧元，年复合增长率超过24%。特别是在固态断路器领域，未来5年碳化硅的市场规模将以76%的年复合增长率增长，风能领域未来5年可以达到95%的年复合增长率。

近日，在英飞凌碳化硅媒体发布会上，英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉分享说：“碳化硅是满足可持续性能源生产和消费的核心技术，这是一个业界共识。碳化硅产品的升级、创新为客户带来了系统层面的升级，从而助力整个新能源行业的提升，驱动市场应用发展。”

英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉

据介绍，碳化硅是满足可持续性能源生产和消费的核心技术，可驱动三大类应用市场的发展：一是可再生能源发展和电网升级，包括HVDC、风电、光伏和储能；二是电动汽车的普及和扩展；三是工业和消费类应用的能效和智能提升。在电动汽车领域，特斯拉等多家车企已开始使用SiC，预计到2027年全球导电型SiC功率器件市场规模将达63亿美元，其中新能源汽车市场规模将达50亿美元，占比高达79%。此外，碳化硅在光伏逆变器、电池充电和化成、服务器和通信电源等领域的应用也在不断扩展。

英飞凌作为碳化硅技术的先行者，自1992年开始研发；2001年推出了世界上第一个商用的碳化硅二极管；2018年收购Siltectra公司，进一步优化了碳化硅芯片的生产效率；2019年，推出第一代CoolSiC^TM MOSFET技术；2024年进一步推出第二代CoolSiC^TM MOSFET G2技术，以及XHP^TM 2 CoolSiC^TM半桥模块，进而展现了英飞凌在碳化硅技术上的持续创新和领先。

一个目标、两个误区、三个持续

碳化硅技术的主要核心目标就是能够实现在新的低碳化转型的框架下，满足两个过去尚未被满足的需求：一是能效创新的需求，像光伏、储能、充电桩都需要这样一些碳化硅的应用来增加能效、功率的转化效率；二是设计创新，怎么把系统做得更小、成本更低，甚至是更加节能、高效，这恰恰就是碳化硅所在的时代的价值。英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐女士分享说：“我们摸索出来了在全球范围内碳化硅真正的商业模式的成功，其实是在于要跟客户联合创新，这样我们才可以在能效创新和设计创新上找到正确的解决方案。”

英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐女士

碳化硅是一个功率能效转换的创新提升技术，创新的目的不仅仅是为了创新，更是为了能够搭建一个更可持续的未来，让生活更美好。沈璐表示：“作为一个追求可持续发展的企业，英飞凌也在身体力行，致力于成为客户首选的零碳技术创新伙伴。我们希望在2025年，实现碳排放量比2019年减少70％，并在2030年实现到零碳的最终目标。”

确实，碳化硅的应用越来越普及了。原来可能因为碳化硅的成本暂时不敢用，但现在已经开始提前进入研发状态了。同时原来可能只有20%渗透率的应用，现在可能渗透率都在提速。沈璐表示：“我们认为碳化硅的商业模式应该跟客户、应用做协同创新。这样的话，才能够帮助用户解决那些未被满足的需求。”

不过，在碳化硅技术应用中有两个常见的误区，即可靠性问题和碳化硅的性能评价问题。首先是关于可靠性的问题。在讨论半导体器件的可靠性时，我们通常会比较平面栅结构和沟槽栅结构。平面栅结构因其简单性而看似更可靠，但事实并非如此英飞凌十年前就开始采用沟槽栅技术，并且目前国内外大厂都纷纷将其作为下一代技术路线。

英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽介绍说：“英飞凌的沟槽栅技术是技术创新的关键。该技术采用英飞凌专有的垂直沟道设计，有效降低界面密度和氧化层陷阱，提升载流子迁移率，从而显著降低导通电阻和开关损耗。深P阱结构增强了器件氧化层的可靠性，并在沟槽拐角处形成高电场，起到保护作用。”

英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽

在硅器件和碳化硅器件中，栅极氧化层是影响可靠性的关键部分。硅基器件的栅极氧化层就像高速公路一样平坦，而碳化硅器件的栅极氧化层则像颠簸的乡间小道，因为其缺陷密度更高，这直接影响了器件的使用寿命和可靠性。为了使碳化硅器件达到与硅器件相同的可靠性，必须降低栅极氧化层的缺陷密度。筛选电压与氧化层厚度成正比，氧化层越厚，筛选电压就可以越高，从而能够筛选出更多的缺陷而不损坏器件。沟槽栅就像是挖了一个隧道，使得电子速度更快，确保了更高的可靠性。而要使平面栅达到沟槽栅的速度，就需要更大的动力，这在技术上意味着需要更薄的栅极氧化层，这也就意味着平面栅在实现高可靠性方面面临着极大的挑战。因此，英飞凌通过使用更高的筛选电压和更厚的氧化层，确保了更高的可靠性，而平面栅则难以做到这一点。

第二个常见误区是关于碳化硅的性能评价。关于碳化硅性能的评价原则，沈璐建议放弃单一的“单位面积导通电阻(R_sp)”评价标准，而是更关注包括开关损耗、导通损耗、封装热阻/杂感、鲁棒性及可靠性在内的多元化综合考量体系。因为在光伏、储能、充电桩等实际应用中，碳化硅高频开关带来的开关损耗开始越来越接近，甚至超过导通损耗。另一方面，随着温度的升高，沟槽栅导通电阻高温漂移是碳化硅的物理特性，英飞凌为用户提供了非常详尽的设计参数，可以帮助设计工程师用足器件性能。此外，功率器件模块的封装热阻/杂感优化，对于增加功率转换效率和密度、保持功率输出和频率振荡稳定性也起到重要的作用。因此，多元化评价体系将更加客观。

因此，碳化硅性能评价是多元化的，既需要考虑导通损耗、开关损耗、杂散电感、封装热阻，还要考虑鲁棒性和可靠性。高温漂移则是碳化硅物理特性的表现，英飞凌提供了详尽的设计参数，帮助设计工程师充分利用每个器件，避免浪费。

沈璐最后总结说：“我想一个真正穿越过周期的企业，不但要看护好眼下的利益，更要目光长远，布局未来。为此，在我们碳化硅业务的策略上我们还要继续三个持续：持续布局，步履不停；持续创新，超越期待；持续深耕，穿越周期。我们也要保持定力，做对的事，而不是容易的事。坚持沟槽栅技术，坚持对可靠性的承诺，坚持对于供应链多元化管理的上游供应链选择。”

不断创新，推动低碳化的高性能系统

英飞凌通过不断的技术创新，不仅在沟槽栅技术，还在封装技术、工艺水平上取得了显著的进步。陈立烽介绍说：“D2PAK封装形式中，.XT封装技术相较于标准焊接，热阻值可从0.68K/W降低到0.5K/W，热阻表征值也能从0.28 K/W降到0.18 K/W，这是一个相当可观的降低幅度。”而在工艺水平方面，英飞凌发布的冷切割技术旨在更充分地利用材料，特别是在工艺器件生产的减薄环节中。传统的减薄过程往往会导致材料被磨削掉，造成不必要的浪费。英飞凌的冷切割技术有效地解决了这一问题，推进了器件、封装及整体工艺的发展。

英飞凌在碳化硅技术领域的发展从未停歇，特别是在CoolSiC^TM MOSFET系列产品上，从第一代到第二代，英飞凌持续致力于降低损耗、提高散热性能和可靠性，不断推进技术的精进。据介绍，CoolSiC^TM MOSFET G2在继承第一代产品特性的基础上，进行了深度优化和提升。在TO-247封装上，英飞凌进行了优化，使得产品系列得到了更大的扩充。CoolSiC^TM MOSFET G2系列的电阻范围从7毫欧到78毫欧，其中7毫欧的产品在业界工艺密度上处于领先地位。相比CoolSiC^TM MOSFET G1，CoolSiC^TM MOSFET G2拥有更低的损耗、更好的散热性能、更易用性以及更宽的V_GS范围。

英飞凌通过最佳优值（FOM）来衡量损耗，并关注不同系统应用下的性能。CoolSiC^TM MOSFET G2产品在R_DSON*Q_GD品质因素上表现出色，这一因素表征了开关损耗。在硬开关应用中，Q_GD的影响尤为重要，而英飞凌的CoolSiC^TM MOSFET G2产品在整个系列中展现出最低的驱动损耗。通过系统优化，英飞凌在半桥拓扑测试中实现了99.11%的高效率。

英飞凌强调产品的一致性，特别是在V_GS(th)门极电压分布上。这种一致性确保了系统性能的稳定性，尤其在并联应用中。英飞凌的产品在温度特性上也表现出更好的一致性，这在并联时尤为重要。正温度系数的导通电阻在并联时能够自动适应，这是英飞凌产品的一大特点。此外，CoolSiC^TM MOSFET G2产品增强了对抗米勒效应的能力，减少了误导通即寄生导通的风险。英飞凌的测试表明，其产品在抗寄生导通能力上优于其他厂商。这使得设计更简单，系统可靠性更高，减少了因寄生导通导致的上下管支撑的危险情况。

回顾2024，展望2025，于代辉表示：“回顾英飞凌大中华区的工业与基础设施业务的整体发展，2024年无疑是充满挑战与不平凡的一年，很多行业都面临着高库存的压力，所以市场因此略显疲软。然而，展望2025年，我认为将是迎来光明的一年。尽管目前尚未能即刻见证，但无论是去库存的进程，还是市场的恢复正常或者高速增长，种种迹象均表明，当前市场正处于筑底阶段，并且随时都有可能迎来反弹。因此我们对2025年充满期待，同时也做好了充分的心理准备。从长期来看，2030年、2060年的低碳目标无疑是明确且坚定的，这一发展趋势将持续稳健的推进，而相应的市场需求也始终存在。”