三、我國發(fā)展現(xiàn)狀與水平

1.SiC單晶材料技術(shù)我國SiC單晶生長研究起步較晚，但在材料制備方面已取得較大突破。國內(nèi)SiC單晶的研發(fā)始于2000年，主要研究單位有中科院物理研究所、山東大學、中科院上海硅酸鹽研究所、中電集團46所等，均采用PVT法生長SiC單晶材料。產(chǎn)業(yè)化公司主要有北京天科合達、山東天岳、河北同光等。在國家支持下，我國SiC單晶技術(shù)發(fā)展迅速，已建立了從生長、切割、研磨到化學機械拋光的完整SiC單晶襯底材料生產(chǎn)線。SiC單晶直徑已達6英寸，微管密度與國際產(chǎn)品相當，可提供N型、半絕緣等不同類型的襯底材料;特別是用于電力電子器件的N型SiC襯底材料，已實現(xiàn)電阻率<20mΩ•cm、可用面積超過90%的指標，一定程度上滿足國內(nèi)電力電子器件制備的需求。我國SiC單晶襯底質(zhì)量相對國際先進水平還有較大差距，特別是尺寸更大(6～8英寸)、微管和位錯密度更低的SiC襯底材料方面，仍有較多基本科學問題有待深入研究。

2.SiC外延材料技術(shù)我國SiC外延材料研發(fā)工作始于“九五”計劃，材料生長技術(shù)及器件研究均取得較大進展。主要研究單位有中科院半導體研究所、中電集團13所和55所、西安電子科技大學等，產(chǎn)業(yè)化公司主要是東莞天域和廈門瀚天天成。目前我國已研制成功6英寸SiC外延晶片，且基本實現(xiàn)商業(yè)化。我國已經(jīng)能夠提供成熟的N型SiC外延層材料產(chǎn)品，可提供各種器件結(jié)構(gòu)材料，滿足3.3kV及以下電壓等級SiC電力電子器件的研制。但是用于研制10kV及以上電壓等級器件的N型厚外延材料和用于研制雙極型器件的P型外延材料方面，尚有一些基礎(chǔ)問題需要攻克。

3.SiC器件技術(shù)國內(nèi)SiC器件研制起步較晚，2000年以來國內(nèi)多家科研院所開展了相關(guān)研發(fā)工作。2014年，浙江大學研制出6000VJBS芯片，北京泰科天潤研發(fā)出3300V/10AJBS芯片，中電集團55所研制成功10kVJBS芯片。浙江大學聯(lián)合中電集團55所和山東大學等單位，成功研制4500V/100AJBS功率模塊、4500V/50AJFET功率模塊和10kV/200A串聯(lián)功率模塊，縮小了我國與國際領(lǐng)先水平的差距。MOSFET方面，西安電子科技大學、中科院微電子研究所、中電集團55所相繼研制出900V、1200V、1700V和3300V樣品。

四、我國進一步發(fā)展重點及對策建議

1.發(fā)展重點我國在SiC材料技術(shù)方面的進一步發(fā)展重點為：突破SiC單晶材料大直徑生長、多型控制、應力和位錯缺陷降低等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出滿足電力電子領(lǐng)域器件性能要求的，6～8英寸SiC單晶襯底制備技術(shù)，解決國產(chǎn)SiC單晶生長的瓶頸問題。積極推進SiC單晶襯底和外延材料產(chǎn)業(yè)化，推進設(shè)備制造、生長與加工、檢測等技術(shù)全面國產(chǎn)化，促進SiC單晶和外延材料實用化，提高SiC電力電子器件水平。在SiC電力電子器件及其應用領(lǐng)域重點發(fā)展：中高壓肖特基二極管全面產(chǎn)業(yè)化、MOSFET芯片及模塊技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、高壓IGBT芯片及模塊技術(shù)開發(fā)、高壓GTO芯片及模塊技術(shù)開發(fā)等。

2.對策建議由于SiC材料制備工藝難度大、成本偏高，使得SiC電力電子器件價格較高，影響其普及。隨著技術(shù)進步和生產(chǎn)企業(yè)逐漸增多，SiC材料與器件價格有望繼續(xù)降低。除成本外，對技術(shù)認識不足、缺少器件生產(chǎn)龍頭企業(yè)、器件生產(chǎn)和研發(fā)投入不足等，也是制約我國SiC技術(shù)發(fā)展的原因。基于我國SiC材料和器件的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，提出以下幾方面對策建議：

一是組織制定中長期發(fā)展規(guī)劃。SiC材料和器件技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，直接關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展、國家安全和民生，需要上升到國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高度來培育和發(fā)展。需要依靠國家大力支持，才能在落后國際先進水平的情況下奮起直追，打造獨立自主、具有國際競爭力的SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)。建議根據(jù)國情和需求，編制“中國碳化硅材料和器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃”，對SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)進行有規(guī)劃、分層次、長期的支持。

二是形成以企業(yè)為創(chuàng)新主體的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)。我國SiC產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模尚未形成。為應對國際市場日益嚴峻的競爭壓力，我國在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中應以應用需求為導向，以盡快形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)為目標，以企業(yè)為創(chuàng)新主體，加快制定產(chǎn)業(yè)標準，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)地域效應和集群效應，盡快實現(xiàn)SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。

三是構(gòu)建“產(chǎn)學研用”結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展體系。我國SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須堅持自主創(chuàng)新、“產(chǎn)學研用”相結(jié)合。目前亟需集中力量、突出重點，發(fā)揮科研院所的基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)攻堅實力，并使之與企業(yè)緊密結(jié)合，形成自主知識產(chǎn)權(quán)，不斷提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和競爭力。建議以企業(yè)為創(chuàng)新主體的同時，堅持大專院校、科研院所和企業(yè)相結(jié)合的科研機制，加快SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)化進程。四是建設(shè)上下游緊密溝通和合作的完整產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)已有一批SiC單晶襯底材料、外延材料、器件設(shè)計和制造工藝的企事業(yè)單位，但離形成完整產(chǎn)業(yè)鏈尚有較大差距。

襯底和外延材料、器件設(shè)計和制造工藝，以及材料質(zhì)量評價和性能驗證是環(huán)環(huán)相扣、互相推動的統(tǒng)一整體，建議發(fā)揮政策引導作用，建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，對襯底材料、外延材料、器件設(shè)計和制造工藝等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)進行整體支撐，引導各環(huán)節(jié)間實現(xiàn)資源共享、強強聯(lián)合，上下游互相拉動和促進，形成一個布局合理、結(jié)構(gòu)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。五是充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟作用。建議充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的橋梁和紐帶作用，向政府建言獻策、為企業(yè)出謀劃策，一方面向企業(yè)傳達政府政策，一方面向政府反映企業(yè)訴求，指導企業(yè)科學發(fā)展和自主創(chuàng)新，有效進行結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)我國SiC材料和器件產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者:陳碩翼 張麗 唐明生 李建福

單位:1. 科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心;

        2. 中國科學院理化技術(shù)研究所;

        3. 北京鑒衡認證中心有限公司