2022年11月23日——希科半导体科技（苏州）有限公司于苏州纳米科技城召开碳化硅（SiC）外延片投产新闻发布会。会上公司创始人、总经理吕立平宣布公司用国产衬底和国产外延设备生产的6英寸SiC外延片，已于近期通过两大权威机构的双重检测，具备媲美国际大厂SiC外延片的品质，为我国碳化硅行业创下了一个毫无争议的新纪录，就此希科半导体碳化硅外延片正式投产!

苏州工业园区党工委委员、管委会副主任倪乾，苏州纳米城科技发展有限公司董事、总裁张淑梅、中国电子材料协会副理事长袁桐，南京大学教授、固体微机构物理国家重点实验室主任陈延峰、中国冶金自动化研究设计院教授级高级工程师高达，以及来自碳化硅领域的产业投资人、客户以及诸多产业上下游代表共同应邀出席了当天的发布会，共同见证了中国碳化硅产业界这一历史时刻。

希科半导体成立于2021年8月，坐落于苏州纳米城III区第三代半导体产业园，是一家致力于发展第三代半导体碳化硅(SiC)材料的高科技公司。作为苏州纳米城引入的第三代半导体重要项目，其团队拥有多年的碳化硅外延晶片(SiC Epitaxy)开发和量产制造经验，凭借业内最先进的外延工艺技术和最先进的测试表征设备，秉持质量第一诚信为本的理念为客户提供满足行业对低缺陷率和均匀性要求的6吋n型和p型掺杂外延晶片材料，是国内最早从事SiC技术研发和产业化的技术人才，拥有多项发明专利和实用新型专利。

当前，半导体设备成为中国高科技产业国产化的“卡脖子”环节之一，如何实现关键技术突破，加速国产化替代进程，成为近年来中国半导体行业面临的重要课题，此次希科半导体在SiC外延片上实现纯国产研发方面的突破性进展，有力提升了国内企业振兴国产半导体产业的信心，也意味着我国第三代半导体产业链综合实力的进一步提升。


碳化硅性能优势

碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底，可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求，当前碳化硅衬底已应用于功率器件及功率器件。碳化硅器件优点如下：

（1）耐高压。击穿电场强度大，是硅的 10 倍，用碳化硅制备器件可以极大地提高耐压容量、工作频率和电流密度，并大大降低器件的导通损耗。所以在实际应用过程中，与硅基相比可以设计成更小的体积，约为硅基器件的 1/10。

（2）耐高温。半导体器件在较高的温度下，会产生载流子的本征激发现象，造成器件失效。禁带宽度越大，器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的 3 倍，可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过 300℃，而碳化硅器件的极限工作温度可以达到 600℃以上。同时，碳化硅的热导率比硅更高，高热导率有助于碳化硅器件的散热，在同样的输出功率下保持更低的温度，碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低，有助于实现设备的小型化。

（3）实现高频的性能。碳化硅的饱和电子漂移速率大，是硅的 2 倍，这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。同时碳化硅衬底材料能量损失更小。在相同的电压和转换频率下，400V 电压时，碳化硅MOSFET逆变器的能量损失约为硅基IGBT能量损失的 29%-60%之间；800V 时，碳化硅MOSFET逆变器的能量损失约为硅基IGBT能量损失的 30%-50%之间。因此碳化硅器件的能量损失更小。


碳化硅外延

当前外延主要以 4 英寸及 6 英寸为主，大尺寸碳化硅外延片占比逐年递增。碳化硅外延尺寸主要受制于碳化硅衬底尺寸，当前 6 英寸碳化硅衬底已经实现商用，因此碳化硅衬底外延也逐渐从 4 英寸向 6 英寸过渡。在未来几年里，大尺寸碳化硅外延片占比会逐年递增。由于 4 英寸碳化硅衬底及外延的技术已经日趋成熟，因此，4 英寸碳化硅外延晶片已不存在供给短缺的问题，其未来降价空间有限。此外，虽然当前国际先进厂商已经研发出 8 英寸碳化硅衬底，但其进入碳化硅功率器件制造市场将是一个漫长的过程，随着 8 英寸碳化硅外延技术的逐渐成熟，未来可能会出现 8 英寸碳化硅功率器件生产线。

碳化硅外延主要解决外延晶片均匀性控制和外延缺陷控制两大问题。

（1）外延晶片均匀性控制方面，由于外延片尺寸的增大往往会伴随外延晶片均匀性的下降，因此大尺寸外延晶片均匀性的控制是提高器件良率和可靠性、进而降低成本的关键。

（2）外延缺陷控制问题。基晶面位错（BPD）是影响碳化硅双极型功率器件稳定 性的一个重要结晶缺陷，不断降低 BPD 密度是外延生长技术发展的主要方向。由于物理气象传输法（PVT）制 备碳化硅衬底的 BPD 密度较高，外延层中对器件有害的 BPD 多来自于衬底中的 BPD 向外延层的贯穿。因此，提高衬底结晶质量可有效降低外延层 BPD 位错密度。

随着碳化硅器件的不断应用，器件尺寸及通流能力不断增加， 对结晶缺陷密度的要求也不断增加，在未来技术的进步下，碳化硅外延片结晶缺陷密度会随之不断下降。

作为新一代通信、新能源汽车、高速列车等新兴战略产业的核心材料，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中被列为重点。

碳化硅6英寸晶圆产能处于飞速扩张期，同时以Wolfspeed、意法半导体为代表的头部厂商已经达产8吋碳化硅晶圆。国内厂商如三安、山东天岳、天科合达等厂商主要以6吋晶圆为主，相关项目20余个，投资逾300亿元；国产8吋晶圆技术突破也正迎头赶上。得益于电动汽车及充电基础设施的发展，预计2022-2025年间碳化硅器件的市场增长率将达30%。衬底未来几年内依然是碳化硅器件的主要产能限制因素。

氮化镓器件目前主要由快充功率市场和5G宏基站和毫米波小基站射频市场驱动。GaN射频市场主要由Macom、Intel等占据，功率市场有英飞凌、Transphorm等。近来年，国内企业如三安、英诺赛科、海威华芯等也在积极布局氮化镓项目。另外，氮化镓激光器件快速发展。GaN半导体激光器在光刻、存储、军事、医疗等领域均有应用，目前年出货量在3亿支左右，并且近期以20%的年增长率进行增长，预计2026年市场总量达到15亿美元。