2021年3月18日，美國(guó)北卡羅萊納州達(dá)勒姆訊––全球碳化硅技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)科銳Cree, Inc. (Nasdaq: CREE) 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官John Palmour 博士發(fā)表了以《賦能未來(lái)，勇往直前：SiC MOSFET問(wèn)世10周年的思索》為題的文章。
John Palmour 博士, 科銳聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官
近二十年研發(fā)路，厚積薄發(fā)
在2011年，在經(jīng)過(guò)了將近二十年的研發(fā)之后，科銳推出了全球首款SiC MOSFET。盡管業(yè)界先前曾十分懷疑這是否可能實(shí)現(xiàn)。在成功發(fā)布之前，普遍的觀點(diǎn)是SiC功率晶體管是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樘嗟牟牧先毕菔蛊洳豢尚小Ｏ惹捌毡榈目捶ㄊ遣豢赡荛_(kāi)發(fā)出可用的SiC MOSFET，基于SiC的氧化物絕緣體是不可靠的。科銳作為SiC MOSFET的開(kāi)創(chuàng)者，堅(jiān)定無(wú)畏的在這條充滿荊棘但光明無(wú)限的道路上不斷前行。因?yàn)槲覀兪冀K相信MOSFET才是客戶需要的“最終答案”，我們堅(jiān)信可以通過(guò)SiC，開(kāi)發(fā)出市面上最為強(qiáng)大和可靠的半導(dǎo)體。
在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，科銳探索了三種不同晶體結(jié)構(gòu)，竭盡全力在降低成本的同時(shí)提高安培容量，提高了1000倍甚至更多！最初的晶圓尺寸僅有小指指甲大小。之后，科銳終于將基于3” 吋晶圓的SiC MOSFET推向市場(chǎng)。同時(shí)，以科銳的行事風(fēng)格，并沒(méi)有停歇下來(lái)去慶祝第1代SiC MOSFET的推出，而是迅速投入到了第2代產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
堅(jiān)持不懈創(chuàng)新，再現(xiàn)生機(jī)勃勃
最初的階段并非沒(méi)有彷徨，但我們知道要想推動(dòng)產(chǎn)業(yè)更多的采用，我們就必須不斷地在降低成本的同時(shí)提升性能。在那段時(shí)間里，我們讓許多原先認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的人改變了觀點(diǎn)。我們目睹了友商公司放棄了其他器件結(jié)構(gòu)的選擇，而開(kāi)始朝向MOSFET迅速邁進(jìn)。隨著各個(gè)產(chǎn)業(yè)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到SiC MOSFET可以適用于不同應(yīng)用，我們看到了新的市場(chǎng)和垂直領(lǐng)域。
但即便是我自己，當(dāng)時(shí)也沒(méi)能全面意識(shí)到某些市場(chǎng)將來(lái)會(huì)變得多么巨大。我們認(rèn)識(shí)到SiC MOSFET能在巨量的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，而電動(dòng)汽車(chē)會(huì)是一個(gè)重要的賽道。我們知道其有潛力，但是我們很難想象這個(gè)機(jī)遇會(huì)有多么巨大，以及我們將助力電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的塑造。
在采用SiC逆變器的特斯拉Model 3的推出之后，一切都發(fā)生了改變。在看到了采用SiC器件所能實(shí)現(xiàn)的功率密度和續(xù)航里程，各家汽車(chē)OEM廠商都開(kāi)始爭(zhēng)相研究如何在他們的汽車(chē)之中采用該項(xiàng)技術(shù)。
今天電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，讓我想到了我們公司歷史上的另一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。我記得目睹了科銳LED業(yè)務(wù)的巨大發(fā)展浪潮。從90年代中期科銳LED在大眾汽車(chē)儀表盤(pán)上的首次采用，到全行業(yè)對(duì)于固態(tài)照明的擁抱。我見(jiàn)證了公司之前的爆發(fā)式增長(zhǎng)---而這一幕在今天又開(kāi)始重現(xiàn)。
下一個(gè)十年，滿懷期待
十年之前，我們身處一生一遇的增長(zhǎng)曲線的初期階段。現(xiàn)在，我們又迎來(lái)了這樣的機(jī)遇。我迫不及待地想要看到未來(lái)十年我們將達(dá)到怎樣的高度。
從一開(kāi)始的不被看好到現(xiàn)在的萬(wàn)眾矚目，SiC MOSFET器件一鳴驚人的背后是幾十年如一日的研發(fā)奮斗。科銳用實(shí)際行動(dòng)向我們?cè)忈屃擞兄菊呤戮钩傻某晒φ軐W(xué)。我們有理由相信，SiC MOSFET的未來(lái)將會(huì)無(wú)比光明。
SiC第三代半導(dǎo)體背景信息
阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布2021十大科技趨勢(shì)，為后疫情時(shí)代基礎(chǔ)技術(shù)及科技產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展提供了全新預(yù)測(cè)。“以SiC碳化硅、GaN氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體迎來(lái)應(yīng)用大爆發(fā)”位列趨勢(shì)之首。以SiC碳化硅和GaN氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體，具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率、抗輻射等優(yōu)異特性，但受工藝、成本等因素限制，多年來(lái)僅限于小范圍應(yīng)用。近年來(lái)，隨著材料生長(zhǎng)、器件制備等技術(shù)的不斷突破，第三代半導(dǎo)體的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，并正在打開(kāi)應(yīng)用市場(chǎng)：SiC元件已用作汽車(chē)逆變器，GaN快速充電器也大量上市。未來(lái)五年，基于第三代半導(dǎo)體材料的電子器件將廣泛應(yīng)用于5G基站、新能源汽車(chē)、特高壓、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景。
2021年3月發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，在科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)專欄中也強(qiáng)調(diào)了要取得SiC碳化硅、GaN氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展。