成本桎梏亟待解决，碳化硅6英寸衬底有望价格砍半

目前碳化硅在充电桩市场中渗透率不高，主要原因归根到底还是在于成本。业内资深专家袁工向《华强电子》记者表示：“在功率器件领域，电压等级不同器件价格有所差异。在同电压等级下，碳化硅功率器件的价格大概是传统硅器件的1.5倍到2倍之间。”

在一般充电桩中，充电模块作为核心部件，占充电桩总成本的比例高达50%，其中充电模块的主要成本在于IGBT。而碳化硅作为替代产品相同电压等级下成本相比IGBT高出1.5倍甚至2倍，这显然是下游生产商们难以承受的。

事实上，早在19年前，英飞凌便率先发布了碳化硅SBD（肖特基二极管）；2010年，罗姆半导体成功量产碳化硅MOSFET产品。但时至今日，碳化硅功率器件由于种种原因，价格仍无法下降到可以广泛应用的程度。

张永熙博士认为，碳化硅功率器件成本高，主要是由于材料成本上存在不少问题，首先是衬底单晶生长难。不同于硅材料的生长，将多晶硅融化后拉单晶可以做成晶锭。碳化硅则是采用高温等气相淀积的方法来生长，它没有液体的形态，达到2700度高温后直接从固态升华成气态，所以材料生长在批量生产中很困难。

上海瞻芯电子科技有限公司创始人兼总经理张永熙博士

另一方面，对于碳化硅MOSFET而言，合格率也是一个挑战。即使是碳化硅龙头企业Cree，在去年一个季度的财报中也专门提到了，其6英寸碳化硅晶圆在上量过程中出现合格率低的问题。“要改善碳化硅MOSFET良率，除了在芯片制造领域加强工艺控制外，还需要在测试端完成CP测试、FT测试、筛选测试等步骤，来发现具体问题以改善制造工艺。”张永熙补充到。

而在降低成本方面，英飞凌也在做相关的投入。据陈子颖介绍，英飞凌收购了位于德累斯顿的初创公司Siltectra，这家初创公司研发了冷切割（ColdSplit）这一创新技术，可高效处理晶体材料，并最大限度减少材料损耗。英飞凌将利用冷切割技术切割碳化硅晶圆，使单片晶圆可产出的芯片数量翻倍。

英飞凌大中华区工业功率控制事业部市场高级经理陈子颖

陈子颖坦言：“确实碳化硅器件成本会比硅器件高，但是它已经与90年代初IGBT单管的价格相当了。碳化硅材料成本比硅高是难以改变，但随着碳化硅整个产业链的技术成熟，碳化硅器件成本一定会有显著下降。”

众所周知，半导体器件中，无论是硅基半导体还是化合物半导体，其晶圆衬底尺寸都逐渐往大尺寸方向发展。目前能够批量出货的碳化硅衬底最大为6英寸，国际上8英寸衬底也正在向量产稳步推进，但主流的仍是4英寸衬底。

对于目前主流的4英寸碳化硅衬底，张永熙认为其优势将会越来越弱：“尽管目前从价格上看，4英寸碳化硅衬底材料成本不到6英寸的一半，对于一些低端器件如碳化硅二极管等，4英寸还有一定竞争力。但随着碳化硅材料进一步成熟，6英寸降价空间非常大。在未来的3到5年内，6英寸将会降到今天4英寸的价格，这是大势所趋。”