2022中国SIC碳化硅器件研究报告

2022中国SIC碳化硅器件研究报告

功率器件又被称为电力电子器件,是构成电力电子变换装置的核心器件。电力电子器件是对电能进行变换和控制,所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下。电力电子装置正是实现电能高质量高效转换、多能源协调优化、弱电与强电之间控制运行、交流与直流之间能量互换、自动化高效控制等的重要手段,也是实现节能环保、提高电能利用效率的重要保障。半绝缘型碳化硅基射频器件是通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层,制得碳化硅基氮化镓外延片后进一步制成,包括HEMT等氮化镓射频器件,主要用于5G通信、车载通信、国防应用、数据传输、航空航天。碳化硅、氮化镓材料的饱和电子漂移速率分别是硅的2.0、2.5倍,因此碳化硅、氮化镓器件的工作频率大于传统的硅器件。然而,氮化镓材料存在耐热性能较差的缺点,而碳化硅的耐热性和导热性都较好,可以弥补氮化镓器件耐热性较差的缺点,因此业界采取半绝缘型碳化硅做衬底,在衬底上生长氮化镓外延层后制造射频器件。半绝缘型碳化硅基射频器件以半绝缘型碳化硅衬底经过异质外延制备而成,主要面向通信基站以及雷达应用的功率放大器。碳化硅基氮化镓射频器件已成功应用于众多领域,以无线通信基础设施和国防应用为主。无线通信基础设施方面,5G具有大容量、低时延、低功耗、高可靠性等特点,要求射频器件拥有更高的线性和更高的效率。相比砷化镓和硅基LDMOS射频器件,以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具有碳化硅良好的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势,能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能,成为5G基站功率放大器的主流选择。在国防军工领域,碳化硅基氮化镓射频器件已经代替了大部分砷化镓和部分硅基LDMOS器件,占据了大部分市场。对于需要高频高输出的卫星通信应用,氮化镓器件也有望逐步取代砷化镓的解决方案。

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