碳化硅（SiC）MOSFET已成为功率半导体行业技术演进的重要方向。相比其他现有技术，SiC MOSFET在性能上展现出显著优势，尤其在高压和高功率等应用场景中表现突出。其在新能源汽车、AI服务器等前沿领域展现出巨大的应用潜力，不仅有助于提升系统效率和功率密度，还为实现更紧凑、更节能的电力电子系统提供了有力支持，未来有望在这些高速发展的行业中发挥关键作用。
SiC行业竞争“白热化”：部分国际大厂调整布局，国内企业受益于汽车行业
前瞻产业研究院的数据显示，SiC MOSFET经历了三大发展阶段，一是在2000年之前的技术开发期。二是在2000年到2010年左右，随着各大功率器件厂商推出商用SiC MOSFET功率器件，SiC MOSFET进入商用起步阶段。在2011年之后，3.3kv及以下等级等功率SiC MOSFET进入产业化阶段，同时SiC MOSFET产品性能不断迭代。
SiC MOSFET的竞争格局较为集中，目前国际企业依旧占据较大的市场份额。TrendForce数据显示，2022年SiC功率半导体市场份额排名中，意法半导体以36.5%的市场占有率位居首位；此外，英飞凌、Wolfspeed、安森美、罗姆合计占据了近50%的市场份额。
但在今年，SiC市场出现了新的变局。有报道称，SiC领域的龙头企业Wolfspeed正面临困境，甚至传出申请破产的消息。与此同时，外媒报道称瑞萨电子已放弃使用SiC生产功率半导体的计划，并解散了高崎工厂的SiC芯片生产团队。
业内人士分析称，大厂的布局调整是由于产业竞争激烈，国内芯片企业的陆续投产，此外技术门槛高、投入成本大也是原因之一。尽管如此，在新能源汽车及储能等新兴应用领域的强劲需求驱动下，从长期来看，碳化硅市场需求将持续增长，SiC MOSFET作为关键功率器件，也将加快在各类高附加值场景中的落地应用，推动整个产业链的进一步成熟与发展。
在产业化进程上，新能源汽车是一个绕不开的重要场景。汽车企业中比亚迪是较早布局SiC MOSFET技术的车企之一。2018年，比亚迪就研发出SiC MOSFET产品，迈出了国产车规级碳化硅器件应用的重要一步。随着新能源汽车对高效能电力电子系统需求的提升，2024年比亚迪宣布自研的1500V SiC MOSFET产品将在汉L等车型量产上车。
此前，比亚迪发布了“全域1000V高压架构”——超级e平台，电池、电机、电源、空调等高压部件向1000V升级。为了适配这一高电压平台，比亚迪持续迭代 SiC MOSFET产品，成功推出了1500V车规级SiC功率芯片。从比亚迪汽车的体量可以预见 SiC MOSFET的需求量将进一步上升，加速碳化硅技术走向大规模商用。
除了比亚迪，国内半导体企业也在加速布局SiC MOSFET市场，力图在这一快速增长的领域占据一席之地。目前已经发布产品的企业有纳芯微、昕感科技、瞻芯电子、澎芯半导体、芯塔电子、飞锃半导体等。在今年，澜芯半导体、清纯半导体也推出了各自的新一代SiC MOSFET产品。
澜芯、清纯、微碧推出第三代SiC MOSFET，导通损耗最高降50%
今年5月，澜芯半导体宣布公司推出了第三代碳化硅(SiC) MOSFET工艺平台，已完成1200V电压等级的车规认证。该平台依托澜芯科技独有的专利技术与创新的高功率密度制造工艺，显著降低了产品的输入输出电容，实现了比导通电阻Ron.sp指标——在栅极电压Vg=15V时达2.4 mΩ·cm²。
官方介绍，公司推出的推出第三代平台首款1200V/40mΩ碳化硅功率芯片（型号：LX3C040N120Y），在15V栅极驱动电压下，常温导通电阻为40毫欧。与第二代平台（G2）相比，在相同规格下，该产品的裸片尺寸增加了50%，显著降低了生产成本。
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澜芯半导体的实验数据显示，LX3C040N120Y型号产品的1200V额定电压和60A额定电流能力，室温下阈值电压典型值为2.4V，175°C高温阈值电压1.9V。在等效芯片面积及15V栅极驱动条件下，与第二代技术平台相比，第三代平台的导通损耗降低了约50%，不仅提升了整体效率，还支持更小体积的封装设计，从而实现更高可靠性与更优热管理性能的应用方案。
可以看到，澜芯半导体的第三代SiC MOSFET工艺平台有着卓越的导通电阻性能、更高的裸片利用率以及显著优化的成本结构，完美适用对可靠性、功率密度、转换效率，以及有空间限制的高端应用场景，包括新能源汽车领域，如车载充电器（OBC）、DC-DC转换器及电驱系统中的逆变器；同时也适用于能源基础设施，如太阳能逆变器、储能系统和电动汽车充电桩等高效电力电子装置。此外，在新兴的AI服务器电源系统中，该芯片亦能有效提升电源转换效率，降低系统温升，满足高算力场景下的高效能需求，有着广阔的市场前景与应用潜力。
清纯半导体在今年4月宣布公司推出第3代SiCMOSFET技术平台，标志着公司在高性能功率器件领域迈入全新发展阶段。该平台推出的首款主驱芯片，型号为S3M008120BK，在常温条件下实现低至8mΩ的导通电阻，比导通电阻系数（Ron,sp）优化至2.1 mΩ·cm²。
通过优化比导通电阻系数，有效降低了导通损耗与开关损耗，显著提升了器件的电流承载能力，使其更加契合新能源汽车的应用需求。这一改进助力电机驱动系统更充分地发挥碳化硅（SiC）器件在高功率密度和高能量转换效率方面的优势，从而全面提升整车的续航能力与系统的整体能效水平。
S3M008120BK额定电压为1.2kV，额定电流超过220A，室温阈值电压典型值为2.7~2.8V。在等效芯片面积的前提下，相较于清纯半导体的上一代技术，第三代S3M008120BK的导通损耗降低了约20%，不仅提升了整体能效，同样支持更小型化的封装设计。
值得一提的是，与传统的芯片迭代方式不同，清纯半导体的S3M008120BK在显著降低导通电阻的同时，仍保持了与前两代产品相近的良好短路耐受能力，以及可靠性，且更适用于主驱系统等需要多芯片并联运行的应用场景，进一步提升了整体系统的可靠性和使用寿命。
业内消息显示VBsemi（微碧半导体）也在今年发布了第三代SiC MOSFET产品，可面向电动汽车直流快充、储能系统及双向充电等关键领域。目前其SiC MOSFET产品型号包括VBP112MC100、VBP112MC80、VBP112MC30等。
VBsemi推出的第三代SiC MOSFET产品，采用了先进的SiC制造工艺，使开关损耗较前代产品降低超过50%，系统整体效率成功突破96%。相比传统的IGBT方案，该器件在性能上实现了显著提升，不仅大幅减少了热能损耗，还有效简化了散热系统的设计，有助于提高系统可靠性并降低整体成本。
其产品具备高功率密度、低导通电阻等特点，例如VBP112MC100在100A电流条件下，导通电阻低至21mΩ，还能够在TO247、TO247-4L等小封装下支持高电流输出，适用于大功率、高密度部署的应用场景。
小结
碳化硅（SiC）MOSFET作为功率半导体的关键技术方向，在新能源汽车、储能及AI服务器等领域应用前景广阔，驱动系统高效化与小型化。当前全球SiC市场迎来变化，国内企业正加速布局与产品迭代。以比亚迪为代表的车企深度整合SiC技术，推动技术大规模商用；同时，国内半导体厂商通过技术突破，配合成本优化策略，提高国产SiC MOSFET在高端应用场景的竞争力，本土产业链迎来快速发展期。
文章来自：电子发烧友
