一直以來，硅是制造半導(dǎo)體芯片最常用的材料，目前90%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品是以硅為襯底制成的。究其原因，是硅的儲(chǔ)備量大，成本比較低，并且制備比較簡單。然而，硅在光電子領(lǐng)域和高頻高功率器件方面的應(yīng)用卻受阻，且硅在高頻下的工作性能較差，不適用于高壓應(yīng)用場景。這些限制讓硅基功率器件已經(jīng)漸漸難以滿足新能源車及高鐵等新興應(yīng)用對(duì)器件高功率及高頻性能的需求。

在這個(gè)背景下，碳化硅走到了聚光燈下。相比于第一代和第二代半導(dǎo)體材料，SiC具有一系列優(yōu)良的物理化學(xué)特性，除了禁帶寬度，還具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度和高遷移率等特點(diǎn)。SiC的臨界擊穿電場是Si的10倍，GaAs的5倍，這提高了SiC基器件的耐壓容量、工作頻率和電流密度，降低了器件的導(dǎo)通損耗。加上比Cu還高的熱導(dǎo)率，器件使用時(shí)無需額外散熱裝置，減小了整機(jī)體積。此外，SiC器件具有極低的導(dǎo)通損耗，而且在超高頻率時(shí)，可以維持很好的電氣性能。例如從基于Si器件的三電平方案改為基于SiC的兩電平方案，效率可以從96%提高到97.6%，功耗降低可達(dá)40%。因此SiC器件在低功耗、小型化和高頻的應(yīng)用場景中具有極大的優(yōu)勢(shì)。

和傳統(tǒng)的硅相比，碳化硅的使用極限性能優(yōu)于硅，可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應(yīng)用需求，當(dāng)前碳化硅已應(yīng)用于射頻器件及功率器件。

碳化硅材料能夠把器件體積做的越來越小，性能越來越好，所以近年來電動(dòng)汽車廠商都對(duì)它青睞有加。根據(jù)ROHM的數(shù)據(jù)，一款5KW的LLCDC/DC轉(zhuǎn)換器，電源控制板由碳化硅替代硅基器件后，重量從7kg減少到0.9kg，體積從8755cc降低到1350cc。碳化硅器件尺寸僅為同規(guī)格硅器件的1/10，碳化硅MOSFET系統(tǒng)能量損失小于硅基IGBT的1/4，這些優(yōu)勢(shì)也能夠?yàn)榻K端產(chǎn)品帶來顯著的性能提升。

根據(jù)CREE的數(shù)據(jù)，相同的電池下搭載了碳化硅MOSFET的電動(dòng)車比使用硅基IGBT的電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程增加了5%~10%。