以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料，廣泛運(yùn)用在5G基站、新能源汽車等數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。這十年，以中國(guó)電科為代表的企業(yè)，已完成從材料、裝備、芯片、器件到應(yīng)用的體系化布局，推動(dòng)了我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

　　從實(shí)驗(yàn)室樣品到商用產(chǎn)品

　　核“芯”技術(shù)跑出加速度

　　在江蘇南京中國(guó)電科五十五所的這間展廳里，有著多種規(guī)格的碳化硅器件。它們已經(jīng)在新能源車載充電裝置上實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用，有了它們，新能源汽車的充電速度和整車性能都會(huì)大幅提高。

　　中國(guó)電子科技集團(tuán)首席專家 柏松：新能源汽車如果用傳統(tǒng)的第一代半導(dǎo)體器件，充電時(shí)間需要半個(gè)小時(shí)以上，而采用了第三代半導(dǎo)體碳化硅器件以后，可以實(shí)現(xiàn)充電10分鐘行駛400公里。

　　柏松從事碳化硅器件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用研究已有近20年。他告訴記者，這是新能源汽車車載充電裝置所需的關(guān)鍵元器件，2020年以前，這類器件完全依賴進(jìn)口，而現(xiàn)在，中國(guó)電科的碳化硅器件，裝車量已經(jīng)達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)。

　　中國(guó)電子科技集團(tuán)首席專家 柏松：尤其從2021年春節(jié)開(kāi)始，國(guó)內(nèi)一些知名的車企出現(xiàn)了核心器件斷供問(wèn)題，而國(guó)內(nèi)的器件適時(shí)切入。通過(guò)這次機(jī)會(huì)，國(guó)產(chǎn)器件有機(jī)會(huì)跟國(guó)外的知名企業(yè)同臺(tái)競(jìng)技，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)零的突破。

　　2015年，柏松牽頭的半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)室成立。起初，他們研發(fā)的產(chǎn)品只是應(yīng)用在電源等工業(yè)領(lǐng)域，直到這兩年，才逐步應(yīng)用到新能源汽車等領(lǐng)域，并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和商用。柏松的研究團(tuán)隊(duì)，也從2015年的50人擴(kuò)張到了100多人。

　　中國(guó)電子科技集團(tuán)第五十五研究所主管設(shè)計(jì)師 李士顏：入職的這六年間，我最大的收獲就是將產(chǎn)品從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的樣品，推出了真正商用的批量化產(chǎn)品，經(jīng)歷了反復(fù)迭代，才實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性能夠達(dá)到用戶真真正正應(yīng)用的需求的過(guò)程。

　　從2英寸到8英寸

　　碳化硅晶片“芯”成本下降

　　碳化硅器件市場(chǎng)增長(zhǎng)背后，是十年來(lái)中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)從材料到裝備到芯片、器件的全鏈條布局。

　　在國(guó)內(nèi)最大的碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地，一張張薄薄的碳化硅晶片一字排開(kāi)，這些晶片厚度不足0.5毫米，直徑從2英寸、4英寸到8英寸，是先進(jìn)的第三代半導(dǎo)體材料。

　　晶片的尺寸和質(zhì)量，直接影響著下游的碳化硅器件的成本和性能。尺寸越大，成本就越低。十年前，中國(guó)電科旗下的這家企業(yè)對(duì)2英寸碳化硅晶片還處在研制階段，現(xiàn)在，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6英寸晶片的規(guī)?；a(chǎn)，年產(chǎn)能達(dá)到15萬(wàn)片，處于國(guó)內(nèi)前列。今年3月，這家企業(yè)還率先發(fā)布了新一代8英寸碳化硅晶片產(chǎn)品。

　　電科材料山西爍科晶體有限公司常務(wù)副總經(jīng)理 魏省汝：2009年，我們已經(jīng)研制出了2英寸的碳化硅襯底(晶片)，當(dāng)我們把襯底(晶片)的尺寸從2英寸擴(kuò)展到4英寸，單個(gè)芯片的成本可以降到原來(lái)的1/4.現(xiàn)在再做到8英寸，相當(dāng)于在4英寸基礎(chǔ)上又可以再降低70%到80%的成本。

　　研制大尺寸、高性能的晶片，碳化硅晶體生長(zhǎng)裝備是關(guān)鍵。十年前，中國(guó)電科研發(fā)的碳化硅長(zhǎng)晶裝備，僅能生產(chǎn)2英寸或4英寸的小尺寸晶體，工藝水平和生產(chǎn)效率都不高。目前，這些晶體生長(zhǎng)以及產(chǎn)業(yè)鏈配套相關(guān)裝備，已經(jīng)完成了多輪迭代升級(jí)。

　　應(yīng)用場(chǎng)景逐步顯現(xiàn)

　　產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)數(shù)千億

　　以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體被稱為“綠色”半導(dǎo)體，十年來(lái)，中國(guó)電科的第三代半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了從研發(fā)到商用的轉(zhuǎn)型，兩億只產(chǎn)品有力支撐了新基建和“雙碳”戰(zhàn)略需求。數(shù)據(jù)顯示，它的器件節(jié)能性是硅器件的4倍，可以使新能源汽車能耗降低50%，特高壓電網(wǎng)損耗降低60%，軌道交通功率器件系統(tǒng)損耗降低20%以上。

　　國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心主任張魯川：第三代半導(dǎo)體是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，從裝備、材料、芯片、器件到應(yīng)用，這一全產(chǎn)業(yè)鏈的整體視角來(lái)看，未來(lái)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將高達(dá)數(shù)千億元人民幣。