功率器件變革中SiC碳化硅中國龍的崛起：從技術(shù)受制到全球引領(lǐng)的歷程與未來趨勢

當(dāng)前功率器件正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)的硅基功率器件持續(xù)躍升到SiC碳化硅材料功率半導(dǎo)體的歷史變革：

傾佳電子楊茜致力于推動國產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級！

傾佳電子楊茜跟住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然，勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭：

傾佳電子楊茜跟住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢！

傾佳電子楊茜跟住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和高壓平面硅MOSFET的必然趨勢！

傾佳電子楊茜跟住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結(jié)MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢！

一、發(fā)展歷程：從技術(shù)受制到自主突破

起點(diǎn)：陳星弼超結(jié)技術(shù)的遺憾與啟示
陳星弼院士發(fā)明的“超結(jié)”（Super-junction）技術(shù)（專利US 5216275）雖因歷史原因授權(quán)給國際公司，但其核心理念——通過電荷平衡層優(yōu)化功率器件性能，為中國半導(dǎo)體行業(yè)埋下技術(shù)火種。該技術(shù)突破了硅基器件的“導(dǎo)通電阻-耐壓”矛盾，成為全球功率半導(dǎo)體的里程碑，但也暴露了中國早期在技術(shù)轉(zhuǎn)化與全產(chǎn)業(yè)鏈的不足。

政策驅(qū)動與產(chǎn)業(yè)鏈布局

政策支持：2010年后，國家將第三代半導(dǎo)體SiC列為戰(zhàn)略重點(diǎn)，通過“十四五”規(guī)劃、集成電路基金等推動技術(shù)攻關(guān)。例如，2023年碳化硅被納入“新基建”核心領(lǐng)域，加速國產(chǎn)替代。

全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)：中國在材料端（天科合達(dá)、天岳先進(jìn)的6英寸襯底量產(chǎn)）、器件端（BASiC基本、基本股份車規(guī)級SiC MOSFET）、應(yīng)用端（國內(nèi)主機(jī)廠電驅(qū)系統(tǒng)）形成完整鏈條，擺脫對進(jìn)口的依賴。

技術(shù)突破與國際對標(biāo)

可靠性提升：以基本半導(dǎo)體（BASiC）為代表的企業(yè)通過高溫柵偏（HTGB）、經(jīng)時擊穿（TDDB）等加速壽命測試，將柵氧壽命提升，接近國際頭部廠商水平。

性能優(yōu)化：基本半導(dǎo)體（BASiC）的1200V/13mΩ SiC MOSFET動態(tài)損耗（Eon/Eoff）較國際競品）低15%-20%，高溫特性對標(biāo)國際一線產(chǎn)品。

專利與生態(tài)鏈構(gòu)建

BASiC基本股份針對SiC碳化硅MOSFET多種應(yīng)用場景研發(fā)推出門極驅(qū)動芯片，可適應(yīng)不同的功率器件和終端應(yīng)用。BASiC基本股份的門極驅(qū)動芯片包括隔離驅(qū)動芯片和低邊驅(qū)動芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達(dá)8000V，驅(qū)動峰值電流高達(dá)正負(fù)15A，可支持耐壓1700V以內(nèi)功率器件的門極驅(qū)動需求。

BASiC基本股份低邊驅(qū)動芯片可以廣泛應(yīng)用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領(lǐng)域的低邊功率器件的驅(qū)動或在變壓器隔離驅(qū)動中用于驅(qū)動變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級到幾十千瓦不等。

BASiC基本股份推出正激 DCDC 開關(guān)電源芯片BTP1521P,BTP1521F，該芯片集成上電軟啟動功能、過溫保護(hù)功能，輸出功率可達(dá)6W。芯片工作頻率通過OSC 腳設(shè)定，最高工作頻率可達(dá)1.5MHz，非常適合給隔離驅(qū)動芯片副邊電源供電。

對SiC碳化硅MOSFET單管及模塊+18V/-4V驅(qū)動電壓的需求，BASiC基本股份提供自研電源IC BTP1521P系列和配套的變壓器以及驅(qū)動IC BTL27524或者隔離驅(qū)動BTD5350MCWR(支持米勒鉗位)。

二、未來趨勢：從追趕者到全球領(lǐng)導(dǎo)者

技術(shù)路徑：突破材料與工藝瓶頸

材料自主化：加速8英寸SiC襯底量產(chǎn)，降低襯底成本。

結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：開發(fā)溝槽柵結(jié)構(gòu)（如BASiC基本股份 G3.5平臺），進(jìn)一步降低比導(dǎo)通電阻（Ronsp），縮小與國際差距。

市場策略：聚焦增量領(lǐng)域與生態(tài)協(xié)同

新能源汽車：中高端車型率先導(dǎo)入全SiC模塊，提升續(xù)航里程。BASiC基本股份自2017年開始布局車規(guī)級SiC碳化硅器件研發(fā)和制造，逐步建立起規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量管理體系，將質(zhì)量管理貫穿至設(shè)計(jì)、開發(fā)到客戶服務(wù)的各業(yè)務(wù)過程中，保障產(chǎn)品與服務(wù)質(zhì)量。BASiC基本股份分別在深圳、無錫投產(chǎn)車規(guī)級SiC碳化硅（深圳基本半導(dǎo)體）芯片產(chǎn)線和汽車級SiC碳化硅功率模塊（無錫基本半導(dǎo)體）專用產(chǎn)線；BASiC基本股份自主研發(fā)的汽車級SiC碳化硅功率模塊已收獲了近20家整車廠和Tier1電控客戶的30多個車型定點(diǎn)，是國內(nèi)第一批SiC碳化硅模塊（比如BASiC基本股份）量產(chǎn)上車的頭部企業(yè)。

光伏與儲能：依托國內(nèi)新能源裝機(jī)量全球第一的優(yōu)勢，推動SiC在逆變器中的滲透。基本半導(dǎo)體自主研發(fā)的工業(yè)級全碳化硅MOSFET功率模塊產(chǎn)品類型豐富，包括EasyPACK?封裝的E1B & E2B工業(yè)級碳化硅MOSFET模塊，以及34mm封裝的全碳化硅MOSFET半橋模塊，產(chǎn)品在比導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗、可靠性等方面表現(xiàn)出色，可廣泛應(yīng)用于大功率充電樁、有源電力濾波器（APF）、儲能變流器（PCS）、高端電焊機(jī)、數(shù)據(jù)中心UPS、高頻DCDC變換器等領(lǐng)域。

挑戰(zhàn)與應(yīng)對

專利壁壘：國際巨頭壟斷溝槽柵等核心專利，需通過繞道設(shè)計(jì)或交叉授權(quán)突破封鎖。

成本與良率：提升外延缺陷控制技術(shù)，將車規(guī)級芯片良率提升至國際水平。

政策與產(chǎn)業(yè)協(xié)同

國家級創(chuàng)新中心：支持設(shè)備國產(chǎn)化，制定SiC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

車企-芯片企業(yè)聯(lián)合開發(fā)：構(gòu)建“需求定義-技術(shù)迭代-應(yīng)用反饋”閉環(huán)，縮短產(chǎn)品市場化周期。

三、結(jié)論：中國龍的全球定位

SiC碳化硅功率器件中國龍的崛起，是政策紅利、市場需求與技術(shù)積累的共振結(jié)果。盡管面臨材料成本、專利壁壘等挑戰(zhàn)，但以BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)為代表的企業(yè)通過可靠性提升、成本優(yōu)化與生態(tài)協(xié)同，正逐步打破國際壟斷，在全球功率半導(dǎo)體變革，SiC碳化硅功率器件之中國龍崛起。

審核編輯 黃宇