近年來，國內外對碳化矽的關注度日益增加，尤其是國外的領先廠商，他們在這個市場的步伐更是走得非常快。究竟這個產品有什麼魔力？讓我們來看一下。
碳化矽是何方神聖？
碳化矽是由碳元素和矽元素組成的一種化合物半導體材料。碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）、氮化鋁（ALN）、氧化鎵（Ga2O3）等，因為禁頻寬度大於2。2eV統稱為寬禁帶半導體材料，在國內也稱為第三代半導體材料。
在半導體業內從材料端分為：第一代元素半導體材料，如矽（Si）和鍺（Ge）；第二代化合物半導體材料：如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等；第三代寬禁帶材料，如碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁（ALN）、氧化鎵（Ga2O3）等。
其中碳化矽和氮化鎵是目前商業前景最明朗的半導體材料，堪稱半導體產業內新一代“黃金賽道”。
歷史上人類第一次發現碳化矽是在1891年，美國人艾奇遜在電溶金剛石的時候發現一種碳的化合物，這就是碳化矽首次合成和發現。在經歷了百年的探索之後，特別是進入21世紀以後，人類終於理清了碳化矽的優點和特性，並利用碳化矽特性，做出各種新器件，碳化矽行業得到較快發展。
相比傳統的矽材料，碳化矽的禁頻寬度是矽的3倍；導熱率為矽的4-5倍；擊穿電壓為矽的8倍；電子飽和漂移速率為矽的2倍。
種種特性意味著碳化矽特別適於製造耐高溫、耐高壓，耐大電流的高頻大功率的器件。
目前已知的碳化矽有約200種晶體結構形態，分立方密排的閃鋅礦α晶型結構（2H、4H、6H、15R）和六角密排的纖鋅礦β晶型結構（3C-SiC）等。
其中β晶型結構（3C-SiC）可以用來製造高頻器件以及其他薄膜材料的襯底，例如用來生長氮化鎵外延層、製造碳化矽基氮化鎵微波射頻器件等。α晶型4H可以用來製造大功率器件；6H最穩定，可以用來製作光電器件。
3C-SiC 晶體結構
碳化矽未來是否會替代矽？
第三代半導體材料和傳統矽材料，應用領域是完全不同的，矽更多的是用來製作儲存器、處理器、數位電路和類比電路等傳統的積體電路晶片。而碳化矽因為能承受大電壓和大電流，特別適合用來製造大功率器件、微波射頻器件以及光電器件等。特別是在功率半導體領域未來碳化矽成本降低後，會對矽基的MOSFET IGBT 等進行一定的替代。但是碳化矽不會用來做數字晶片，兩者是互補關係，部分功率器件領域，未來碳化矽晶片將佔據優勢。
新一代黃金賽道，得碳化矽者得天下
從應用端講，碳化矽被稱為“黃金賽道”絲毫不過分。
目前碳化矽和氮化鎵這兩種晶片，如果想最大程度利用其材料本身的特性，較為理想的方案便是在碳化矽單晶襯底上生長外延層。即碳化矽上長碳化矽外延層，用於製造功率器件；碳化矽上長氮化鎵外延層，可以用來製造中低壓高頻功率器件（小於650V）、大功率微波射頻器件以及光電器件。
有人不禁要問，碳化矽上長同質外延可以理解，但是為什麼可以成為氮化鎵外延片的最佳異質襯底？氮化鎵外延片為什麼不用氮化鎵單晶襯底呢？其實從來理論上來講，氮化鎵外延片最好就是用本身氮化鎵的單晶襯底，但是氮化鎵單晶襯底實在太難了做，反應過程中有上百種副產物很難控制，同時長晶效率奇低，且面積較小、價格昂貴，不具備任何經濟性。而碳化矽和氮化鎵有著超過95%的晶格適配度，效能指標遠超其他襯底材料，如藍寶石、矽、砷化鎵等。因此碳化矽基氮化鎵外延片成為最佳選擇。
所以碳化矽襯底材料可以滿足兩種當下最具潛力材料的對襯底材料的需求，“一材兩用”，因此這便是“得碳化矽者得天下”的說法來源。
碳化矽有啥優勢？
如果只算碳化矽晶片，在功率半導體方面碳化矽的對比傳統矽基功率晶片，有著無可比擬的優勢：碳化矽能承受更大的電流和電壓、更高的開關速度、更小的能量損失、更耐高溫。因此用碳化矽的做成的功率模組可以相應的減少了電容、電感、線圈、散熱元件的部件，使得整個功率器件模組更加輕巧、節能、輸出功率更強，同時還增強了可靠性，優點十分明顯。
從終端應用層上來看在碳化矽材料在高鐵、汽車電子、智慧電網、光伏逆變、工業機電、資料中心、白色家電、消費電子、5G通訊、次世代顯示等領域有著廣泛的應用，市場潛力巨大。
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