本文作者：Didier Balocco，市场营销
无须置疑，从社会进展的角度，咱们必需转向接纳可继续的替换计划。日趋加重的气象非常和极地冰盖的不息减少，清楚地证明了气象变迁影响的日趋加重。但有一个可怜的事实是，脱节化石燃料正被证实极端艰苦，向绿色手艺的改变也带来了一系列手艺挑衅。无论是出产要跟上倏地扩张的市场措施，仍是新解决计划起劲达到现有体系产出程度，假如咱们要让化石燃料成为已往，这些难题都必须被降服。
关于（EV）和等使用，工程师面临着更多的挑衅，由于敏感的电子元件必须在卑劣的环境中继续可靠地运转。为了进一步推进这些可继续解决计划，咱们需要在元件层面举行立异，以赞助进步全部体系的服从，同时供应更强的稳重性。
作为手艺的一部分，SiC解决计划拥有宽禁带（WBG）特点，并供应了更高程度的功能。与前几代半导体相比，价带顶部和导带底部之间更大的禁带增加了半导体从绝缘到导电所需的能量。相比之下，第一代和第二代半导体转换所需的能量值在0.6 eV 至1.5 eV 之间，而第三代半导体的转换所需的能量值在2.3 eV 至3.3 eV 之间。就功能而言，WBG半导体的高十倍，受热能激活的水平也更低。这意味着更高的稳定性、更强的可靠性、经由过程缩小功率消耗完成更好的服从以及更高的温度下限。
关于需求卓越的高功率、高柔和高频率功能的电动汽车和制造商来讲，SiC半导体代表着使人高兴的远景。但实际上，这类功能若何表现，半导体行业又如何做好预备以餍足潜伏需要呢？
在电动汽车及其配套充电网络中，高性能半导体是AC-DC充电站、DC-DC桩、逆变器体系和汽车至高压的焦点。SiC半导体将致力于优化这些体系，供应更高的服从、更高的功能下限和更快的速率，从而收缩充电时候，更好地应用。这能够增添电动汽车的续航里程或减少电池体积，从而加重车辆分量和并下降出产本钱，同时进步功能，促成更普遍的遍及。
虽然比内燃机驱动的同类产物运转温度低，电动汽车对来讲仍然是一个极其严苛的环境，热治理是设想职员必需思量的关头要素。关于许多晚期的硅和()器件来讲，电动汽车内的运转前提可能会致使其在车辆应用寿命内产生毛病。碳化硅解决计划的热极限要高得多，热传导率均匀凌驾3倍，是以更轻易将热量通报到四周环境中。这就提高了可靠性，降低了冷却请求，进一步加重了分量并消除了方面的顾忌。
平日情况下，大多数电动汽车根底办法的电压范围在200 V 至450 V 之间，但汽车制造商正在经由过程将电压局限提高到800 V 来进一步进步功能。首款完成这一改变的是高端车型保时捷Taycan ，但越来越多的制造商正在效仿当代汽车比来宣布的Ioniq 5，该车今朝接纳800 V 充电电压，并且零售价大大下降。
但这一改变暗地里的缘故原由是什么呢？800V体系拥有多种上风，比方充电时候更快、电缆尺寸减小（因为更小）以及导通消耗缩小，所有这些都有助于节减出产本钱并提高性能。
今朝，倏地充电体系依赖于低廉的，而这类电缆能够被镌汰，同时，在车辆外部，较小规格的电缆能够大大加重分量，增添车辆的续航里程。对一些制造商而言，要想取得所需的功能晋升以说服消费者接纳电动汽车，就必须将电压提升到800V，但这一进展惟独经由过程应用碳化硅半导体能力完成。现有的第二代半导体底子不具备在电动汽车及其充电根底办法的卑劣环境中以云云高电压事情所需的功能和可靠性。
除电动汽车外，新一代碳化硅半导体的功能还将惠及更多不息增进的行业。正在敏捷扩张，是以依赖于半导体手艺的太阳能/风能发电场逆变器及分布式储能解决计划（ESS）预计将迎来复合年增长率（CAGR）分别为13%和17%的倏地增进。（起源：《2022-2026年环球太阳能集中式逆变器市场呈报》）
与电动中提高车辆电压近似。现有装配的事情电压通常在1000 V 至1100 V 之间，但接纳SiC 半导体的新型集合逆变器的事情电压可达1500V。如许就能缩小组串电缆的尺寸（由于电流更低）和逆变器的数目。由于每台设置装备摆设都可以支撑更多的太阳能电池板，作为太阳能发电场中一项较大的付出，缩小逆变器数目和电缆尺寸可显著下降团体项目本钱。
SiC手艺为可再生动力使用带来的优点不但限于支撑更高的电压。比方，安森美的1200 V EliteSiC M3S 与行业当先的合作敌手相比，假如考虑到运营范围（仅在欧洲就有208.9 GW的太阳能发电场），这类节减就会发生相当大的影响。(起源：2022-2026年环球集中式光伏逆变器市场呈报）
就可靠性而言，太阳能发电场和海上风力发电对电气元件而言是极具挑战性的环境，而恰是在这些环境中，碳化硅手艺将再次逾越现有解决计划。经由过程支撑更高的温度、电压和功率密度，工程师能够设想出比现有硅解决计划更靠得住、更小、更轻的体系。逆变器的外壳能够减少，四周的许多电子和热治理元件也能够省去。而碳化硅支撑更高频次运转，可应用更小的磁体，从而进一步降低了体系本钱、分量和尺寸。
很明显，关于电动汽车和可继续动力发电而言，SiC半导体在简直所有方面都代表着一种前进。应用精良的碳化硅MOSFET和能够进步全部体系的运转服从，同时缩小设想方面的思量，并在许多情况下下降全部项目的本钱。然则，与任何前驱手艺同样，将会发生伟大的需要。许多电子工程师面对的一个问题是，SiC创造是不是已做好普遍接纳的预备，以及跟着数目的增添，出产是不是依然靠得住。
从底子上说，。碳化硅在太空中少量存在，但在地球上却异常希少。是以，碳化硅需要在石墨电炉中以1600°C 至2500°C的温度将硅砂和碳合成。这一进程会天生碳化硅晶体块，而后需求进一步加工，终究构成碳化硅半导体。每一个出产步调都需求极端严峻的品质操纵，以确保终究产物吻合严峻的测试规范。为了保障品质，安森美采用了一种怪异的要领。作为业内仅有一家端到端碳化硅制造商，他们掌握着从衬底到终究模块的每个出产步调（图2）。
在他们的工场中，硅和碳在熔炉中连系，而后经由过程数控机床加工成圆柱形圆盘，再切成薄片。依据所需的击穿电压，在将晶片切割成单个裸片并封装以前，会生长出特定的内涵晶片层（图3）。经由过程重新到尾操纵全部流程，安森美曾经可以或许建立一个异常无效的出产体系，为日趋增进的碳化硅需要做好预备。
虽然安森美利用了其在硅基手艺生产中取得的教训，但要保障终究产物的高质量和稳重性，SiC资料还面对许多特有的挑衅。比方，为了生产出靠得住的终究产物，需求逾越为硅手艺设想的现有行业规范的许多方面。经由过程与大学和研讨中央的普遍分工，安森美得以肯定碳化硅在种种条件下的特点和可靠性。研讨结果是一套周全的综合要领，可应用于安森美所有的SiC出产工艺中。
要使可继续手艺对理想天下发生需要的影响，赞助咱们完成环球气象目的，能效、可靠性和本钱效益是关头要素。已往要找到能同时餍足这三个目的的元件级解决计划几乎是不可能的，但关于许多使用来讲，这正是SiC手艺所能供应的。尽管环球提供欠缺在必定程度上延缓了碳化硅半导体的遍及，但很明显，咱们当初将看到该手艺的倏地进展。
但经由过程合作和研讨（如安森美所开展的研讨），业界应能确保坚持高标准并优化创造服从。在安排方面，首要的是要记着第一代和第二代半导体仍有其用武之地。关于一些逻辑IC和等使用，SiC的高性能大概其实不合用，但关于电动汽车和太阳能等使用，SiC手艺将被证实是具变更性的。