关于碳化硅，把我知道的都告诉你（上）

文章来源于启哥有何妙计 ，作者陈启

图片本文系基于公开资料撰写，仅作为信息交流之用，不构成任何投资建议。

碳化硅这个赛道，大约5年前，洒家就开始关注。国内大大小心的项目几乎全部都接触过，电话会议开了不知道多少场了，产业专家也聊过一大堆，各种研报和论文也刷了不知道多少篇了。几年下来，总算是有点心得。

4年前曾经写过一篇《华为布局第三代半导体，得碳化硅者得天下》，现在来看有些内容还是过时了。所以这次我把我所有知道的碳化硅知识内容全搬上来，供大家参考，欢迎探讨。

01、宽禁带半导体材料的优点

碳化硅，氮化镓有个很拉风的名字叫宽禁带半导体材料，国内也叫第三代半导体。它特指禁带宽度超过2.2eV的材料主要是碳化硅（3.2eV）和氮化镓（3.34eV）；超过4.0eV叫超宽禁带半导体材料，国内叫第四代半导体材料，包括氮化铝（AlN），金刚石（C），氧化镓（Ga2O3）和氧化锌（ZnO），就是上上周美国搞制裁的那个，有意思的是美国只禁了氧化镓和金刚石，不提氮化铝和氧化锌，嘿嘿！说明他们这块不行，氮化铝可能还是日本和中国搞的出色些。

禁带宽度物理意义是实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量，自由电子获得足够的能量后能跃迁到导带，这个能量最小值就是禁带宽度。

禁带宽度直接决定着器件的耐压和最高工作温度，因此禁带宽度大的材料更适合高温高压场景。

相比之下硅禁带宽度只有1.12eV，碳化硅有三倍于硅的禁带宽度，因此承受同样电压的器件，碳化硅器件的面积要比硅器件小的多，只有1/10，电压越高面积比越明显，或者说同样面积下，碳化硅的耐压比硅强很多。

我们可以总结以下几点优点：

1、宽禁带半导体材料的禁带宽度大，击穿电场强度高，大大增加了宽禁带器件能够承受的峰值电压，器件的输出功率可以大大提高；

2、宽禁带材料具有高导热性、高化学稳定性等优点。使功率器件能够在更恶劣的环境下工作，大大提高了系统的稳定性和可靠性;

3、宽禁带材料具有优异的抗辐射能力。在辐射环境下，宽禁带器件的辐射稳定性比硅器件高10~100倍，是制作耐高温、抗辐射的大功率微波功率器件的优良材料。

4、由于宽禁带半导体器件的结温较高，它们可以在冷却条件差、热设计保证差的环境中稳定工作。

其中半绝缘型碳化硅上主要是长氮化镓外延层制造用于射频和光电器件，导电型碳化硅衬底上长同质碳化硅外延层用来做功率半导体，两者材料应用有区别。

特别是碳化硅基氮化镓，因此氮化镓衬底实在太贵了，而且碳化硅和氮化镓有非常优异的晶格匹配度超过95%，因此碳化硅上能长出高质量的氮化镓外延层，因此氮化镓外延片把碳化硅当做最好的衬底。

这就是碳化硅一材两用，得碳化硅者得天下的说法来源。

综上所述碳化硅在大功率器件制造领域，优点比硅多太多了。

从现实而言，确实硅材料的潜力基本已经被挖的差不多了，因此对材料提出了更高的诉求，于是才有碳化硅，氮化镓材料的用武之地。

碳化硅为什么会进入高速发展阶段？

人类历史上第一次发现碳化硅是在1891年，美国人艾奇逊在电溶金刚石的时候发现一种碳的化合物，这就是碳化硅首次合成和发现。随后各国科学家经过深入研究之后，终于理清了碳化硅的优点和特性，并且发明了各种碳化硅的长晶技术，产业研究前后长达70多年。

2001年的时候英飞凌就做出了第一只碳化硅二极管，然后Cree，罗姆，ST等公司也相继进入碳化硅领域，做出了碳化硅二极管，三极管，MOSFET管等，有少量科研机构用研发过碳化硅IGBT结构，但是IGBT结构的一时半刻找不到应用场景。

以前大家都知道碳化硅很好，但是问题也很多，第一长晶技术不成熟，晶体内缺陷太多，严重影响良率和稳定性，可靠性；其次是不知道应用场景，因为碳化硅器件虽然性能强，但是太贵，找不到一个很适合的商业落点。

但是这一切都被特斯拉改变，特斯拉是业内第一个提出使用碳化硅替代硅的车企，并且大胆用到特斯拉的毛豆3上，随后其他车厂纷纷效仿，碳化硅迎来大规模上车的阶段，因此业内认为碳化硅发展元年是在2019年，特斯拉这一大胆的举动，拉开了碳化高速发展的序幕。

深入研究大家发现，碳化硅各种特性完美契合汽车应用。耐高温，耐高压，优秀的高频开关能力，过大电流的能力。最关键是使用碳化硅后，能减少周围电路元件用料，这样设计大大简化，重量和体积减少非常多。

丰田曾经在7年前展示过碳化硅的模组，相比硅方案，碳化硅方案仅为传统硅方案的体积的1/5，重量减轻35%，电力损耗从20%降低到5%，理论上能提升10%的经济性，优点还是相当明显的。

最关键的是，汽车整车价值量较高，能够覆盖碳化硅较高的成本，于是碳化硅找到了汽车这一完美的落地场景，开始加速发展。

02、碳化硅现在面临的缺点和掣肘是什么？

碳化硅优点很多，但是目前也仅仅是一个小汽车应用场景上使用，还是无法大规模替代硅功率器件，业内从技术和产业角度来理解有以下这些问题。

首先碳化硅这种材料，在自然界是没有的，必须人工合成，结果必然是成本远远高于可以自然开采的材料，而且碳化硅升华熔点约2700度，且没有液态，只有固态和气态，因此注定不能用类似拉单晶的切克劳斯基法（CZ法）制备，因此第一步晶体生长技术卡住了第一步也是最关键的一步，导致原材料价格过于昂贵。

因此碳化硅6英寸衬底高达1000美金，而6英寸硅片为23美金（150元），两者实在差太多了。

缺乏高效长晶技术导致衬底片成本过于高昂，第二器件工艺还不是很完善，同时专用设备也不是很完善，又贵又少，导致FAB厂产能还没有完全扩出来，总之就是量太小，衬底价格高，工艺不成熟，导致碳化硅器件太贵，制约了大规模应用，只能在小众高端领域使用。

上一次这样看一部剧好像已经是小学四五年级的事情了 从开播追到大结局 每天晚上更新都按时看 会期待后面的剧情 会觉得四天的断更时间好久 会把抖音刷成专场

不认识王鹤棣 对虞书欣的印象还停留在青你 不喜欢追剧 每次都要好久才能确定自己要看哪部剧 对我来说真的没有任何理由点开它 我也不知道自己当时怎么想的 看到了特效片段 就决定了 我要看这部剧

大强和小兰花在水云天的相处真的又搞笑又温馨 大强给她接朝露水 带她看日出 给她煮百花羹 帮她通过仙考 扮成长珩的样子陪她 即使一开始在大强眼里这一切只是因为同心咒 他也为她做了这么多 这就是宿命吧 他也没想过有一天他的七情树会发芽 他寸草不生的冰雪之地会长满鲜花 他会爱上她

“你是要救她 还是要救你的水云天”
“本座的人 你们也敢动”
“将死之人 也配问本座的名讳”
我承认我爱死前期bking的大强了 没有人打得过他 只要他想做的事情都可以做到 没有人能伤害女主 所以后面几集看到他小心翼翼的样子我真的很心痛

云梦泽那段是我最最喜欢的
人间的萧润活的潇洒 想做什么便做什么 逃课钻狗洞 寻求画中仙 没有条条框框 只有敢爱敢恨 弥补了长珩这一生的遗憾
蛐蛐陪着萧润 一起挨打 一起逃跑 最终还是成为了他最在乎的人
东方员外和兰花娘子之间没有那么多的两族之别 他们一起放天灯 一起当一个夜晚的凡人
大家都觉得萧润不应该爱上画中人 谢惋卿认错了梦中仙 殊不知自己也是命格里的一部分 以为自己是局外人 可以扭转乾坤 其实自己也是这场命运中的一部分 这该死的宿命感到我心里去了[泪]
最后大婚那段真的东方美学 每个人的婚服都是绝美 只可惜从此鹿城多了一桩诡事 东方府兄妹同时大婚 当夜血洗雪地 东方员外和兰花娘子不知所踪 萧家二郎和惋卿娘子双双丧命 最富贵的东方府一夜之间成了一座鬼宅

长珩真的是我最喜欢的男二了 他从始至终都很尊重女主 即使他前期选择了救水云天 从他执意要去救女主 问何错之有时 他就已经学会拒绝不必要的责任 敢于面对自己的爱意了 他为了小兰花跳下神水厅 他说“你不懂 是因为你从来没有像我这样爱过一个人” 他和东方青苍一起弹奏乐曲拯救世人 帮东方青苍摆脱梦境 复活小兰花 他坦然接受了人间所发生的一切 带着萧二郎那份一起云游四方 他说东方青苍是知己 他也很爱女主 但是选择了尊重 虽然这对他来说真的很残忍

结黎在前期是一个不太好的角色 但是后来她也做出了自己的选择 不背叛朋友 不伤害爱人 宁愿自己死也不想再继续害人 觞阙是最纯真的龙 他从头到尾都在守护尊上 也渐渐爱上了结黎 一开始看到好多弹幕说没必要给他们安排感情戏 到后面一个个都嗑的不行 永远最爱打直球 而且大黑龙好可爱好搞笑

容昊和赤地的感情线真的也一直都让我大为震撼 但我又觉得可以理解他 毕竟三界里只有师傅是他活着的希望 既然没有人记起她 那就让他一个人来守护她 最震撼的是结局 我没想到容昊最终选择了亲手结束赤地的痛苦 并且永远地陪伴她 震撼了我好久 其实他也很可怜 所以这部剧没有绝对的坏人 除了云中君[裂开]

云中君我真的是服了 东方青苍在水云天住那么久他没发现 小兰花是神女他看不出来还吊打人家 容昊是海市主他不知道 丹音她爸和月族女子生了两个女儿他没发现 赤地说有太岁他不信 天天就知道攻打苍盐海 跟别人说你是战神要承担责任 结果长珩不小心掉了块手帕就被他给捡到了 是不是一天天正事不干就在森林里逛啊[怒]这个走地鸡

今晚当息芸神女告诉长珩仙君奇幻流萤石的故事时 我一瞬间觉得长珩也许没有遗憾了 她记起了属于他们的往事 也记得自己曾说过的话 她知道一切 只是不爱他 好过他一个人守着那份回忆几百年 做那么多只有他自己懂的事情 这对他来说是最好的结局了

东方青苍穿上战袍去找太岁那段和神女长珩大婚那段剪的太绝了 两个滤镜 两个场景相交 又是能令我大为触动的程度

其实我还是会觉得后面几集剪的太乱了 结局确实有些仓促 丹音和结黎那一段转变得太快了 云中君也没有得到一个明确的结局 冒出来的琉璃火有点突然 总之还有很多地方的不足 在很多人的心里封神 但是在电视剧里不够完美 但是最后每个人的归宿都挺好的 也算是he了吧 而且已经比我预想的要好太多了 不算烂尾

大家都在讨论这部剧的主旨是爱还是命运 其实东方青苍和息芸神女的命运大概就是相爱吧 神女爱众生 也爱一人 如果他们没有相爱 东方青苍也只是个断情绝爱的月尊 小兰花即使最后成为了神女也只是牺牲自己去消灭太岁 这些是他们的命运 但却是没有爱的命运 没有沐浴三界众生的爱 没有仙月两族的和平 没有所经历的这一切悲欢 纵然格局再大 没有爱 悬崖终究是悬崖

前面28集真的把人物形象都刻画的好鲜明 从主角到每个配角 不仅仅是巽风和云中君 甚至是蝶衣 三生姑姑 澧沅仙尊 不管戏份多少 每个角色都是活生生的 插曲也都很好听 最爱周深的《余情》 边打字边循环了一晚上 两分钟的歌至少听了五十遍

我二刷的可能性应该不大 所以很想把无数的名场面刻在脑海里

大强安慰小兰花“你很珍贵”
月尊救下小兰花“谁敢拦本座 本座便荡平水云天”
东方员外给兰花娘子戴的花“才百年？”
东方青苍执意要娶小兰花“所有的代价所有的考验本座一个人受就够了”
大木头为息芸神女逆天改命“小花妖 我做到了”

就像我也经历了这一切 不愿忘记一样

小兰花和大强在平行时空一定要举办一场三界最盛大的婚礼 我坐南北幽王那桌也行

就写到这吧 记录一下自己这一个月所见证的一切

#啊阿安安子[超话]# 这条微博可能很多刷到的姐妹都有点疑惑 首先 我不知道大家会不会看到评论 评论区简单的说明了原因 这个图片不是说我要去开一个关于安安的周边 他仅仅是一个图片 这个可能很让人产生误会 觉得我拿安安的图片做小卡之类的然后赚钱 关于我做一个类似于周边的预览图是因为我在某音刷到了一个给自己好朋友做专辑预览图的视频 然后就想着去给安安弄一个 但是没有想到会误会 好啦关于下面的这条微博就那么多 希望姐妹们不要误会啦！各位晚安