2023趋势预测 | 特斯拉Model3搭载SiC，宽禁带半导体迎来爆发

宽带隙半导体进入爆炸前夕。

作者：菲菲|

编辑：唐诗|

去年11月底，新款特斯拉Model 3上市，其产品设计和功能变化备受外界关注。

在特斯拉Model 3车型中，SiC已经大规模生产，并引起了全球汽车制造商的关注。搭载SiC芯片的智能电动汽车可以增加续航里程，这对于突破现有电池能耗和控制系统的瓶颈，甚至对整个新能源汽车行业都具有重要意义。

目前，业界普遍认为，以SiC为代表的宽带隙半导体将成为下一代半导体的主要材料。那么，宽带隙半导体目前的发展状况如何？国内外宽带隙半导体的发展有什么不同？未来发展面临哪些挑战？

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首批搭载碳化硅的特斯拉Model 3

对于全球汽车制造商来说，特斯拉的每一个举动都会引起高度关注。特斯拉Model 3配备了SiC芯片，成为世界上首批大规模生产使用SiC芯片的汽车制造商之一。基于Model 3在市场上的成功和SiC在范围上的优势，SiC一经推出就迅速成为全球芯片和汽车制造商关注的焦点。

德国芯片制造商英飞凌推出了一款用于电动汽车逆变器的碳化硅模块。紧接着，现代汽车宣布将在其电动汽车中使用SiC芯片，并明确表示使用SiC芯片的电动汽车将续航里程增加5%，这进一步促进了SiC的发展。

事实上，SiC芯片确实具有传统半导体无法比拟的优势，从SiC的发展过程中不难看出，SiC也是目前研究中相对成熟的材料。

此前，硅和锗作为半导体行业的主流，被广泛应用于集成电路、航空航天、新能源、光伏等行业。随着高端制造业和大功率发光电子器件的不断发展，对频率、效率和噪声的要求越来越高。第二代半导体砷化镓和磷化铟已经出现。

但到目前为止，人类在5G通信、智能电网、航空航天卫星、新能源汽车等前沿领域不断取得突破。尺寸更小、性能更好、效率更高的芯片材料已成为工业进步的必要要求，市场需求迫使芯片材料不断创新。

在这种情况下，SiC碳化硅和GaN氮化镓作为第三代化合物半导体材料正式进入人们的视野。正如之前的现代汽车出版物中所提到的，SiC材料更耐高温和腐蚀，有助于增加功率和减少散热，对提高新能源汽车的续航里程确实具有重要意义。

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国际巨头尚未完成垄断，国内公司有条件迎头赶上

目前，对第三代半导体材料SiC和GaN的研究已经相对成熟。与前两代半导体材料相比，SiC在带隙等方面具有明显优势，也更耐高温和辐射，尤其是在大功率、高温和高辐射的应用场景中。GaN材料更耐压力、耐热和腐蚀，使其更适合用于发光器件。基于明显的性能优势，国内外企业都在积极开发宽带隙半导体材料。

放眼全球，目前宽带隙半导体技术和产业仍由外国公司主导，但国际巨头尚未形成行业标准和规模上的完全垄断。同时，中国内需市场巨大，市场和应用优势明显，产业链也日趋完善。

在国际市场上，宽带隙半导体材料已进入研究阶段……

d工业化，广泛应用于新能源汽车、5G通信、光伏和消费电子等领域。代表性公司包括Wolfspeed、onsemi、ROHM和其他公司。例如，Wolfspeed是世界上最大的SiC衬底制造商，专门研究SiC材料，专注于第三代化合物半导体。

与国际市场相比，国内企业在整体技术研发和市场应用方面有所落后。但近年来，他们的技术水平不断提高，一些技术已达到国际先进水平。例如，它们在宽带隙半导体微波RF芯片技术方面具有明显的优势。

此外，半导体照明技术的工业应用相对更加成熟。2022年初，中国宽带隙半导体产业总产值接近8000亿元，其中大部分产值来自半导体照明。

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该行业前景广阔，降低成本成为关键

宽带隙半导体的迅速崛起已成为半导体及相关行业全球竞争的焦点。中国的内需市场很大，而且是由市场应用驱动的。从长远来看，中国的宽带隙半导体在工业化方面具有许多优势。

此外，与集成电路行业相比，宽带隙半导体行业对工艺技术、设计工艺和精度的要求相对较低，因此企业的进入门槛不高，这也为国内企业的发展提供了可能。

资本也看到了宽带隙半导体行业的巨大前景，并正在加快其发展。2021，即使在疫情的背景下，也有60多家公司完成了融资，这表明宽带隙半导体受到了资本的高度青睐。

当然，当我们看到行业发展的前景时，我们不应该忽视我们面临的挑战。目前，宽带隙半导体的应用领域主要集中在射频器件、大功率电子器件和光电子器件，应用领域仍需拓展。此外，尽管中国已经实现了相关产品的研发和生产，但产品迭代速度相对较慢，在应用端也相对缺乏评价体系。

从长远来看，成本仍然是决定宽带隙半导体工业化的重要因素，随着成本的不断降低，工业化也将加速。

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