顶点商城2021年12月24日，第三代半导体材料主要是指碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。早在几年前，各半导体大厂就开始争先布局第三代半导体材料。那么，碳化硅基器件与传统硅基器件在性能上有什么差别呢？在成本和应用上又是怎样的？今天就来聊一聊。

        以电流、电压、频率、温度和效率等作为参考因素，硅基器件在低频率下具有更好的性能优势。在高频率情况下，开关的损耗就明显增大，硅基器件的效率就开始大幅下降。碳化硅器件的核心优势在高电压、高功率和高频率应用上，这也是碳化硅和氮化镓最核心的应用领域。这也是为什么碳化硅功率器件一般都是大型分立器件的原因。

        从电压的因素来看不同材料器件的竞争力的话，硅基器件最有竞争力的电压范围是15V至600V，在这个电压范围内，硅基器件具有便宜、耐用、可靠和耐大电流等优点。氮化镓器件的优势电压范围是在100V至900V，部分电压区间与硅基器件重叠，那就根据成本和性能自行筛选了。一旦电压超过900V，在900V至10KV的范围内，那就必须选择碳化硅器件了。这也是在说到第三代半导体材料时，碳化硅的出现频率会高于氮化镓的原因了，因为碳化硅器件相比氮化镓器件具有更严格的不可替代性。也正是因为其耐高压的特性，第三代半导体材料在高压供电、电动汽车等领域占据了主导地位。

        据权威机构的技术路线预测，未来碳化硅器件的应用将会主要集中在电力供应、电动汽车等领域，太空领域和数据中心也会成为碳化硅器件应用比较重要的领域。

        虽然功率器件未来的发展方向已经确定了是以碳化硅和氮化镓等第三代半导体材料为主，但目前来，第三代半导体材料在应用上还存在着一些问题，比如可靠性、技术人才储备、成本问题等。单从衬底的制造过程来看，碳化硅材料就比碳材料要复杂得多。制造的复杂程度直接与劳动成本和时间成本挂钩，进而全部转化为购买成本。据统计，一个碳化硅器件50%-70%的成本要花在碳化硅起始晶圆上。因此，降低第三代半导体材料晶圆的成本是当务之急。

        一切成本的降低，都是以技术成熟为条件的。碳化硅晶圆的发展比硅晶圆足足落后了三十年，而成本比硅晶圆高出了三倍。一个用于光伏逆变器的半导体器件，采用碳化硅材料的成本是硅基材料成本的三倍。

        虽然单个碳化硅器件的成本很高，但是从折旧的角度来看，总成本却比硅基器件要低。由于碳化硅器件可以在更高的功率下工作，相应的就可以减小其他部件的用量，比如磁铁的体积和重量，总体算下来，系统成本是降低的。但是，如果能够将碳化硅器件的成本降下来，那么系统成本将会更具优势。