近日，中国科学院院刊采访了中国科学院物理研究所先进材料和结构分析实验室主任、团队负责人陈小龙研究员，陈主任对国内碳化硅产业链做了一个分享，现摘录于本文：
◆（1）国内已建立完整碳化硅产业链
陈小龙主任表示：碳化硅半导体现在差不多形成一个完整的产业链了，从晶体生长，也就是晶圆制备，到外延生长，到器件，到模块，到应用，现在国内已经初步建立起来了。
碳化硅属于第三代半导体材料，它的带隙特别大，导热特别好，耐击穿场强也特别高，特别适合于做大功率半导体器件。比如说现在的电动汽车，用碳化硅器件做逆变器、电控器件，甚至是车载充电桩，可以做得体积小，重量轻，对于提高电动汽车的续航里程特别有好处，同时转换效率高，比较节能。
未来碳化硅器件的发展将向电压等级更多、功率更高方向发展，应用于轨道交通和智能电网等领域。所有这些应用的驱动力是节能环保，符合国家碳达峰、碳中和的总体战略。
碳化硅材料，由于它的物理特性，功率器件在做频率转换的时候，开关特性好，降低能耗，比硅基器件有优势，尤其是在高电压和高功率的应用场合。从这个意义上讲，将来会在越来越多的领域得到应用，达到节能减排的目的。
另外一方面，碳化硅器件可以在一些温度较高的场合下应用，我们知道硅基器件在很多场合下都需要冷却，浪费能源，而碳化硅在很多场合可以直接用，不需要冷却，起到节能减排的作用。
◆（2）提高晶体生长良率仍是亟需攻克的难点
中科院物理所在1997年就开始部署关于宽禁带半导体的工作，团队从1999年开始这方面的研究，当时的情况是在“一穷二白”的条件下，没有任何技术，也没有设备，一切从零开始，搭建设备，做一些非常基础性的实验，摸清它基本的生长规律，这个（过程）就用了差不多6年的时间。
到2006年，我们能够做出2英寸的晶体来了，在国内率先开始产业化的工作。再接下来就是与北京天科合达通力合作把尺寸从小到大，2英寸、4英寸、6英寸，这样来发展，因为半导体包括硅就是这样发展起来的，尺寸越大，晶圆占整个器件的成本会降低。
这里面我们觉得最大的困难就是：首先在基础研究方面，它的一些基本规律，还是很难去探索，因为这个材料在非常高的温度下，在2300度-2500度进行生长的，难于直接观察晶体生长情况，这是研究上的难点。
另外整个生长过程，涉及到好多问题，包括相变的问题，各个晶型相互转换的问题，气氛的控制问题，在生长中怎么样避免缺陷，尤其一些微观缺陷的形成等等问题。
进入产业化阶段的最大问题，就是怎么样提高晶体的良率，也就是长出来之后，它的重复性和稳定性一定要高，这个和实验室研究就不同了。产业化是一个生产的行为，要求每次生长高度一致，最重要的还是要降低成本，能够满足下游客户的需求。如果质量在不同的批次中有波动，下游客户是不能接受的。
在基础研究和生产中，都有各自非常难解决的困难，我们团队也是经过了20多年，基本上围绕着这两个问题，到现在也是一直在往前走。基础问题还涉及到进一步增加尺寸，6英寸也不是一个截止的尺寸，还有8英寸，每增加尺寸都会带来新的问题，这是基础研究的问题。生产中也是同样的问题，尺寸增长也会带来新的问题，无论是生长还是后续加工，都会有新问题出现，都需要不断去解决。这就是它在研制和产业化中主要的问题和难点。
以上两个方面，其实最终涉及的还是成本的问题，按照半导体晶圆发展的规律，将来尺寸会越做越大，它的驱动力就是使得晶圆材料在器件整个成本中占比降低。目前碳化硅材料成本在器件中占比非常高，达到70%，而硅不到10%。所以产品做到8英寸，并千方百计提高晶体良率，是后期碳化硅整体降低成本的一种重要途径。
◆（3）与海外巨头仍存在的巨大差距与解决建议
整个碳化硅宽禁带半导体，和国际上最先进的水平还是有些差距的，在晶圆方面应该有2-3年的差距，外延方面，研究本身差距不大，但是产业化方面会有一些差距，良率不如人家高。
在器件方面的差距稍稍大一点，有些有3-4年的差距，因为最先进的3300伏的器件，国外已经有进入市场的了，目前国内1200伏的MOS器件，有一两个企业刚刚开始成熟，能够进入市场了。
为了加快国内碳化硅产业的发展，我觉得国家应该出台一些政策，比如目前最大的用量是车企，电动汽车发展是非常迅猛的。现在很多电动汽车是采用了碳化硅器件的，但是大都采用了国外的器件。
国家可以出台一些政策，鼓励我们的车厂用国产的器件。比如说在税收上给予一些优惠等等措施，这样可以带动国内碳化硅器件厂商的发展。否则的话，还是会被国外碳化硅器件厂商占据中国的市场，因为中国的市场在全球占到40%以上，非常巨大。
