它们体积小、功能强大且效率极高：碳化硅半导体可以帮助将电池和传感器中的电力电子技术提升到一个新的水平——为电动汽车的突破做出重大贡献，并支持工业数字化。  
   
 

在某些重要应用中，碳化硅 (SiC) 半导体比传统半导体具有更高的电能处理效率。因此，这项新技术尤其受到电动汽车制造商的关注：得益于 SiC 半导体的应用，改进的电池控制有助于节能，从而显著延长电动汽车的使用寿命。SiC 半导体还能实现更快的充电速度。如今，每辆电动汽车中都已包含多种半导体器件。未来，SiC 转换器件将凭借其在开关速度、散热和尺寸紧凑方面的优势而脱颖而出。其他公司，例如移动网络运营商、智能手机制造商和自动化行业，也对这些微芯片寄予厚望。
 

碳化硅半导体的优势和应用    
   

10倍

与传统的硅半导体相比，碳化硅（SiC）功率电子半导体可以使用更小的材料制造。这是因为它们具有更大的带宽，能够以更小的热损耗转换电能。而硅半导体要达到相同的性能，尺寸则要大得多。

 
 

最多可减少 50%

与传统的硅半导体相比，碳化硅半导体会产生热损耗。因此，碳化硅半导体的一个重要应用领域是电力电子，即将电能转换为设备可用的能量形式。例如，在笔记本电脑中，半导体就隐藏在充电器的变压器中。目前，硅半导体主要用于此用途，但它们会以热量的形式散发大量能量。使用碳化硅半导体可以大大降低热损耗，从而为充电提供更多能量。  
 
 
  300–500％  

与硅晶体管相比，碳化硅晶体管还可以提高开关频率。这也是碳化硅半导体可用于制造尺寸更小的元件的另一个原因。  
 
 
 

10％15％

碳化硅半导体能够更高效地转换能量，从而提升电动汽车的续航里程。因此，汽车制造商可以在电动汽车中安装更小的电池。这对制造商来说是双赢的局面，并有望推动整个行业的发展。

 
 

适用于现代 5G 技术

碳化硅半导体也是理想之选。超高速网络需要巨大的功率和性能，尤其是对传输站等基础设施组件而言。为了加快智能手机的充电速度，制造商未来可能会使用碳化硅半导体。此外，这种新型半导体也非常适合用于无线充电器和数据中心服务器。  
 
 

无限的可能性

碳化硅半导体为工业流程数字化开辟了道路。例如，对于需要极高功率电子器件速度的流程，更快的传感器系统可以更好地提供支持。基于碳化硅半导体的5G移动设备的应用，也为进一步优化工业4.0提供了巨大潜力。

 

的美元412亿元

去年整个半导体行业的营业额。碳化硅半导体仍然是小众产品，销售额约为500亿美元。然而，业内专家预计，电动汽车将推动其销售额快速增长，2020年至2022年间每年增长10%至25%，到2023年将增长超过40%。  
 
基本上，所有半导体都是由晶体制成的，而晶体则是在极高的温度下由粉末（例如硅或碳化硅）制成的。然后将晶体切割成薄片，称为晶圆。非常复杂的电子电路可以沉积在晶圆上，最终形成微电子器件。  新型SiC半导体材料的生产  
  超过50年  
针对碳化硅半导体的制备和碳化硅晶体的生长，人们已经开展了大量的研究。碳化硅晶体的生长主要采用物理气相传输（PVT）工艺。该工艺在高温低压条件下制备出微小的碳化硅晶体。颗粒通过载气到达温度较低的籽晶，并在过饱和状态下发生结晶。

 

摄氏2400度

这是碳化硅单晶材料生长过程中所必需的。相比之下，传统的硅晶体只需要大约1,500摄氏度的温度。

 

10到14天

这是在炉中生长碳化硅晶体所需的时间。这一点，再加上其显著更高的能耗，是碳化硅晶体比普通硅晶体（两天即可生长完成）更昂贵的原因之一。

 

直径150mm

这是目前碳化硅晶片的尺寸。不久之后，直径为200毫米的碳化硅晶片将实现工业化生产。届时，其尺寸将达到“传统”硅基产业的标准，从而在碳化硅电子产品领域取得突破性进展。