如今SiC器件在国内光伏逆变器、车载充电器、充电桩等领域虽已开始应用，但国内市场上大部分碳化硅功率器件依赖进口，主要为Cree、Infineon、罗姆等占有。近年来国内已初步建立起相对完整的碳化硅产业链体系，包括有中国电科旗下研究所，中车时代电气、世纪金光、泰科天润、扬杰电子等。国内600-3300VSiCSBD已开始批量应用，有企业研发出了1200V/50ASiCMOSFET；泰科天润已建成国内第一条碳化硅器件生产线，SBD产品覆盖600V-3300V的电压范围；中车时代电气的6英寸碳化硅生产线于2018年1月首批成功试制1200V二极管功率芯片。但是尚不具备SiC功率器件产业化能力，市场占有率几乎为零。我国的西安电子科技大学等高校、中国电科55所等研究所和公司拥有一些自主的SiC技术专利，但在数量和覆盖面上和国际有较大差距。

2019年到2025年是SiC技术在电力电子行业中应用的关键时期。我国亟需在此时加大对SiC功率器件的支持力度，建立具有自主知识产权的SiC技术研发平台和SiC产业，并在航空器二次电源，电动汽车，光伏新能源能领域率先实现SiC技术规模化应用。该项目成果的开展，有助于推动SiC国内自主知识产权和产业化进程，填补河北省内，甚至国内空白产品。

经30多年的研究，以SiC为代表的宽禁带半导体功率器件以其材料特性的优势，在耐高温、抗辐射，击穿电压和工作频率方面展现出优异的性能，适于在恶劣条件下工作。与传统Si功率器件相比，SiC功率器件可大幅度降低功耗，电力电子装置体积和重量，提高可靠性，因此，在航空二次电源、新能源汽车、充电桩、光伏、车载电机和功率放大器中具有极其广阔的应用前景。

碳化硅材料为第三代宽禁带半导体材料，与传统的硅功率器件相比，具有更高的电力转换效率、更高的工作频率、更小的芯片面积，以及更优秀的抗辐射干扰能力，日益得到产业界的广泛关注。并且碳化硅功率器件的应用范围极广，无论是半导体照明、家电、消费类电子设备、新能源汽车、高铁、智能电网还是军工用品，都对碳化硅功率器件有着极大的需求。如今SiC器件在国内光伏逆变器、车载充电器、充电桩等领域虽已开始应用，但国内市场上大部分碳化硅功率器件依赖进口。通过该项目成果的研发，在高温高场下SiCJBS二极管器件的可靠性退化机理上取得突破，提出解决相关科学问题的新概念、新结构和新方法，在解决以上科学问题的基础上，该项目成果将突破SiC功率器件优化设计技术和SiC功率模块电磁兼容和多芯片均流两项关键技术，获得技术上创新性，从而全面提升我国SiC电力电子器件的原始创新能力，增强我国在这一战略性领域中的国际竞争力。

该项目成果主推SiC JBS功率分立器件，实现SiC JBS二极管高功率器件的研发，优化器件结构设计，实现高效率，高可靠性SiC器件的设计，制造和产业化，形成批量生产的1200VSiC功率JBS二极管和MOSFET芯片批量技术，研制碳化硅全桥功率模块；并实现的全碳化硅器件在航空二次电源、新能源汽车、光伏、充电桩、车载电机和功率放大器中的综合示范应用。

该项目成果预期目标：

（1）预期产业化目标

该项目成果针对我国航空电源设备对高效率、高稳定性SiC功率器件的重大需求，从器件设计、可靠性和应用三个层次开展系统性研究，突破耐压结构设计及器件关键工艺技术瓶颈，解决器件的可靠性问题，实现全SiC功率器件的批量示范应用，以满足航空电源对智能、高效充电装备的需求。通过该项目成果的实施，建成SiC功率器件和应用协同研发平台，培养领军型创新创业人才，申请发明专利不少于5项，形成1件企业标准，带动行业新增产值1000万元。

（2）预期技术质量指标

实现满足航空电源用碳化硅(SiC)JBS二极管的研发，优化器件结构设计，实现高效率，高可靠性碳化硅(SiC)器件的设计，制造和产业化，形成批量生产的1200V碳化硅(SiC)功率JBS二极管批量技术，研制碳化硅全桥功率模块；并实现的全碳化硅器件航空器二次电源的综合示范应用。

（3）预期社会效益

该项目成果全面响应重点研发计划“新一代电子信息技术创新专项”2019年度重点支持领域的“2.2集成电路设计关键技术”中“基于三代半导体的高效航空电子器件研究，开发低功耗、高效率的集成电路芯片产品”的方向。该项目成果拟开展600-1200V碳化硅(SIC)JBS设计仿真研究，掌握场终端设计技术，突破低界面态高迁移率栅介质形成技术，完成芯片研制，芯片容量≥1200V/30A；突破多芯片均流等关键封装技术，实现碳化硅全桥功率模块研制；通过器件应用，带动全省甚至国内第三代半导体技术的快速发展，掌握自主知识产权的核心技术，促进相关配套产业链的形成，形成1件企业标准，申请发明专利不少于5项，预期将带动行业新增产值1000万元。

（4）主要研发工作

该项目成果拟在设计、关键工艺和模块三大方面重点开展以下研究：

1）碳化硅(SiC)JBS器件设计和关键技术研究

开展碳化硅(SiC)JBS材料结构的设计、器件有源区和器件结终端结构设计；结合测试分析技术，开发碳化硅(SiC)JBS器件关键制造技术；研究高温高场应力下碳化硅(SiC)JBS二极管器件的可靠性试验及分析方法，寻找提高肖特基金属长期可靠性的有效方法以及器件抗浪涌电流的加固技术，进行诸如高温反偏、功率老炼、抗浪涌电流等可靠性试验最终提出碳化硅(SiC)JBS器件典型产品的产品设计方案。

2）SiC功率模块封装设计和工艺研究

借助专用仿真软件，建立SiC功率模块多芯片均流仿真平台；确定碳化硅模块可靠性试验技术与评估方法，验证功率模块封装结构优化设计的有效性，开发满足电源应用的高效碳化硅功率模块。

SiC芯片 SiC分立器件(二极管)

运营模式

知识产权情况：

申请国内发明专利14项，国际PCT2项，当前已取得1项国内发明专利授权。