打破“天花板”！芯片制造关键技术首次突破

国家第三代半导体
技术创新中心（南京）
历时4年自主研发
成功攻关沟槽型碳化硅
MOSFET芯片制造关键技术
打破平面型碳化硅
MOSFET芯片性能“天花板”
这是我国在这一领域的首次突破
💪💪💪

国家第三代半导体技术创新中心（南京） 图源：江宁发布
碳化硅是第三代半导体材料
的代表性材料
具有宽禁带、高临界击穿电场、
高电子饱和迁移速率和
高导热率等优良特性
目前，业内应用主要以平面型碳化硅MOSFET芯片为主。而沟槽栅结构的设计比平面栅结构具有明显的性能优势，可实现更低的导通损耗、更好的开关性能、更高的晶圆密度，从而大大降低芯片使用成本，却一直以来受限于制造工艺，沟槽型碳化硅MOSFET芯片产品迟迟未能问世、应用。
“关键就在工艺上。”
国家第三代半导体技术创新中心（南京）技术总监黄润华介绍，碳化硅材料硬度非常高，改平面为沟槽，就意味着要在材料上“挖坑”，且不能“挖”得“坑坑洼洼”的。
在制备过程中，刻蚀工艺的刻蚀精度、刻蚀损伤以及刻蚀表面残留物均对碳化硅器件的研制和性能有致命的影响。

在国家第三代半导体技术创新中心（南京）平台，科研人员在第三代半导体——碳化硅芯片生产线上检测产品图源：南京日报/紫金山新闻记者孙中元
对此，国家第三代半导体
技术创新中心（南京）
组织核心研发团队和全线配合团队
历时4年，不断尝试新工艺
最终建立全新工艺流程
突破“挖坑”难、稳、准等难点
成功制造出沟槽型碳化硅MOSFET芯片
较平面型提升导通性能30%左右
目前，该中心正在进行沟槽型碳化硅MOSFET芯片产品开发，推出沟槽型的碳化硅功率器件。
预计一年内可在新能源汽车电驱动、智能电网、光伏储能等领域投入应用。
对老百姓生活有何影响？
黄润华以新能源汽车举例介绍，碳化硅功率器件本身相比硅器件具备省电优势，可提升续航能力约5%；应用沟槽结构后，可实现更低电阻的设计。在导通性能指标不变的情况下，则可实现更高密度的芯片布局，从而降低芯片使用成本。
市场调研机构Yole保持对碳化硅功率器件市场的长期看好，该公司预计到2029年，碳化硅功率器件市场规模将达到100亿美元，2023年至2029年年复合增长率为25%。
生产一代、研发一代、预研一代
目前国家第三代半导体
技术创新中心（南京）
已启动碳化硅超集结器件研究
“这个结构的性能
比沟槽型结构的还要更优更强
目前还在研发”
黄润华透露
来源：南京发布

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