電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道 最近在第37屆國際功率半導(dǎo)體器件和集成電路研討會(huì)（ISPSD2025）上，瞻芯電子與浙江大學(xué)以大會(huì)全體報(bào)告的形式聯(lián)合發(fā)表了10kV等級(jí)SiC MOSFET的最新研究成果。

10kV等級(jí)SiC MOSFET器件在下一代智能電網(wǎng)、高壓大容量功率變換系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。在智能電網(wǎng)中，10kV SiC MOSFET可用于固態(tài)變壓器、柔性交流輸電、柔性直流輸電、高壓直流輸電及配電系統(tǒng)等應(yīng)用方面。它可以突破硅基功率器件在大電壓、高功率、高溫度方面的限制，推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展和變革，提高電力傳輸效率，降低線路損耗，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

在太陽能光伏逆變器和風(fēng)力發(fā)電變流器中，10kV SiC MOSFET的高頻特性使得系統(tǒng)能夠采用更小的濾波電感和電容，減小設(shè)備體積和重量，提高功率密度，降低系統(tǒng)成本。此外，其高可靠性和寬工作溫度范圍，使其能夠在惡劣的自然環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，提高發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。

在工業(yè)電源領(lǐng)域，10kV SiC MOSFET能夠滿足高電壓、大功率的應(yīng)用需求，提高電源的效率和可靠性。例如，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、大功率充電樁等領(lǐng)域，它可以實(shí)現(xiàn)更高的功率轉(zhuǎn)換效率，減少能量損失。

但受困于材料及工藝成熟度問題，早期的相關(guān)工作多局限于芯片功能展示，芯片面積普遍較小，通流能力較差。如何進(jìn)一步增加芯片面積，并保持良好的芯片制造良率和可制造性，一直是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界面臨的巨大挑戰(zhàn)。

圖源：瞻芯電子

瞻芯電子與浙江大學(xué)聯(lián)合發(fā)表的10kV等級(jí)SiC MOSFET芯片，是基于浙江瞻芯SiC晶圓廠的第三代平面柵工藝平臺(tái)生產(chǎn)，單芯片尺寸達(dá)到10mm x 10mm，單芯片導(dǎo)通電流接近40A，擊穿電壓超過12kV，為目前公開發(fā)表的最大尺寸10kV等級(jí)SiC MOSFET芯片。芯片核心性能指標(biāo)，比導(dǎo)通電阻（Ron.sp）小于120mΩ·cm2，接近SiC材料的理論極限。在芯片制造層面，芯片采用高能離子注入工藝，配合窄JFET區(qū)域設(shè)計(jì)，有效解決了高壓SiC器件在擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的矛盾。在芯片設(shè)計(jì)層面，芯片優(yōu)化了高壓終端結(jié)構(gòu)，極大地提升了芯片終端效率并降低了制造難度。

研究團(tuán)隊(duì)表示，本項(xiàng)工作通過上述一系列工藝和設(shè)計(jì)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了更大芯片尺寸、更大通流能力、更高良率水平的10kVSiC MOSFET技術(shù)，將提升下一代智能電網(wǎng)、高壓大容量功率變換系統(tǒng)的應(yīng)用潛力，為高壓固態(tài)變壓器、高壓直流斷路器等場(chǎng)景的應(yīng)用革新提供了堅(jiān)實(shí)支撐。該技術(shù)不僅有望推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)，同時(shí)有助于提升能源利用效率，促進(jìn)綠色能源的普及應(yīng)用，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。