加強技術創新和示范應用，推進安徽省碳化硅芯片產業發展

文/司大杰(安徽省科學技術廳)

一、國內外碳化硅產業發展概況

當今世界主要國家紛紛布局和發展以碳化硅為代表的第三代半導體產業，并與第一代、第二代半導體形成優勢互補，從而促進該產業數字化、智能化發展。目前，全球碳化硅市場基本被國外企業壟斷，美國Wolfspeed、德國Infineon、日本Rohm、意大利意法半導體、日本三菱約占國際市場的90%。總體來看，美國居于領導地位，占有全球碳化硅產量的70%～80%；歐洲擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應用產業鏈；日本則在設備和模塊開發方面技術領先。國內的三安光電、晶盛機電、天岳先進、露笑科技、東尼電子、天通股份、鳳凰光學、華潤微、天賦能源等企業在碳化硅產業有所布局，但與國外龍頭企業相比，產業規模、技術水平等均存在差距。

二、安徽省碳化硅產業發展現狀

碳化硅器件因可滿足高溫、高功率、高壓、高頻以及高輻射等惡劣應用場景需求而廣受關注，安徽省也有一定的發展基礎。

1.產業基礎情況

蕪湖啟迪半導體主要開展碳化硅外延生長、芯片設計、制造、封裝等，2021 年收入超1 億元；蕪湖瑞迪微主要開展碳化硅封裝，目前已開始小批量生產；合肥露笑、蕪湖芯塔、滁州華瑞主要開展碳化硅襯底、芯片設計、封裝，目前已進入送樣階段；合肥世紀金光、銅陵微芯長江碳化硅襯底項目正在加緊建設。

2.技術攻關情況

為推動安徽省碳化硅產業高質量發展，2020 年以來，省科學技術廳加大對碳化硅材料、芯片及應用的支持力度，省科技計劃項目以定向委托、公開競爭的方式立項4 項，項目總經費7400 萬元，其中省財政投入1250 萬元。蕪湖啟迪半導體大尺寸碳化硅外延晶圓項目已研發出應用于1200V 碳化硅二極管的外延片，碳化硅MOSFET 項目已開發出樣品，正在開展可靠性驗證；西電蕪湖研究院大尺寸碳化硅晶錠激光切割項目、陽光電源基于碳化硅器件的電驅動系統項目已開發出樣機，正在開展性能驗證。

3.下游應用情況

碳化硅芯片主要應用于高溫、高頻、抗輻射、大功率等場景，如5G、新能源汽車、高鐵等。當前，安徽省把新一代信息技術、新能源汽車與智能網聯汽車、人工智能等作為重點發展方向，擁有蔚來、江淮、奇瑞、陽光電源等眾多應用單位，對碳化硅芯片需求較大。

三、安徽省碳化硅產業發展中存在的問題

1.關鍵技術薄弱

在單晶方面，6 英寸碳化硅單晶雖已實現量產，但是缺陷多、良品率低，8 英寸碳化硅單晶生長工藝與國外差距較大，國內處于研發階段，國外已經量產；在芯片制造方面，高質量柵氧制備工藝、歐姆接觸工藝等不夠成熟，導致芯片性能不佳、良品率低。

2.技術人才不足

由于國內碳化硅產業處于發展初期，企業盈利能力不強，在人才招引方面投入不夠，對技術人才的吸引力不足，高端技術領軍人才更是匱乏，沒有實現真正的人才聚集。

3.示范應用偏少

由于國產碳化硅芯片與國外存在差距，在國外芯片不受限的情況下，應用端仍然優先選擇進口芯片，導致國產芯片示范應用受限，無法形成“應用—反饋—升級”的技術迭代生態。

四、促進安徽碳化硅產業發展的對策建議

當前，第三代半導體產業正處于由形成期向成長期轉變關鍵階段，應進一步發揮安徽省技術及應用場景優勢，提高產品性能，搶占國內外市場，避免國外企業在碳化硅器件領域形成新的壟斷。

1.組織技術攻關

在碳化硅外延生長方面，以大尺寸、多片式高品質碳化硅外延晶圓為研究目標，依托蕪湖啟迪半導體突破碳化硅外延缺陷控制技術、大尺寸均勻性技術、晶圓加工工藝等，掌握自主知識產權；在碳化硅器件方面，依托蕪湖啟迪半導體、中國電科43 所等開展碳化硅MOSFET 攻關，依托黃山市七七七電子有限公司開展碳化硅肖特基勢壘二極管攻關，依托西電蕪湖研究院開展碳化硅基GaN 毫米波功率放大器攻關；在系統應用方面，依托安徽大學開展碳化硅車載高壓電源系統攻關，依托鴻創新能源開展碳化硅電機驅動系統攻關。

2.搭建創新平臺

依托蕪湖啟迪半導體、西電蕪湖研究院、中國電科43 所等龍頭企業和科研院所，籌建以碳化硅材料、器件及應用為研究重點的實驗室、工程技術研究中心等，指導蕪湖啟迪半導體聯合相關高校、科研院所和上下游企業，牽頭籌建體系化、任務型創新聯合體，推動產業鏈上中下游、大中小企業融通創新。

3.培養引進人才

落實“戰略帥才”“產業英才”等人才計劃，依托中國科學技術大學、合肥工業大學、安徽大學、蕪湖啟迪半導體、西電蕪湖研究院等，以研發平臺吸引人才集聚，以重大科研項目帶動人才成長，以完善配套條件解決人才后顧之憂，重點在碳化硅外延生長控制、功率器件、產業應用等方面培養引進一批高端人才。成立第三代半導體產業專家庫，匯聚碳化硅領域兩院院士、專業投資人、龍頭企業負責人等，為安徽省碳化硅產業發展、技術攻關、政策制定等提供戰略咨詢。

4.開展應用示范

持續推進新一代信息技術、新能源汽車與智能網聯汽車、人工智能、新能源等新興產業發展，通過組織重大科技成果工程化專項，推動碳化硅芯片、器件在上述領域的應用，進一步提高產品可靠性和一致性，帶動碳化硅襯底、外延、芯片、封裝測試等關鍵環節技術升級及產品迭代。