从实验室样品到商用产品 核“芯”技术跑出加速度
在江苏南京中国电科55所的这间展厅里，有着多种规格的碳化硅器件。它们已经在新能源车载充电装置上实现了批量应用，有了它们，新能源汽车的充电速度和整车性能都会大幅提高。
中国电子科技集团首席专家柏松介绍，新能源汽车如果用传统的第一代半导体器件，充电时间需要半个小时以上，而采用了第三代半导体碳化硅器件以后，可以实现充电10分钟行驶400公里。
柏松从事碳化硅器件的开发和应用研究已有近20年。他告诉记者，这是新能源汽车车载充电装置所需的关键元器件，2020年以前，这类器件完全依赖进口，而现在，中国电科的碳化硅器件，装车量已经达到100万台。
中国电子科技集团首席专家柏松表示，尤其从2021年春节开始，国内一些知名的车企出现了核心器件断供问题，而国内的器件适时切入。通过这次机会，国产器件有机会跟国外的知名企业同台竞技，实现了一个零的突破。
2015年，柏松牵头的半导体器件实验室成立。起初，他们研发的产品只是应用在电源等工业领域，直到这两年，才逐步应用到新能源汽车等领域，并实现了批量生产和商用。柏松的研究团队，也从2015年的50人扩张到了100多人。
中国电子科技集团第五十五研究所主管设计师李士颜介绍，入职的这六年间，我最大的收获就是将产品从一个实验室的样品，推出了真正商用的批量化产品，经历了反复迭代，才实现产品可靠性能够达到用户真真正正应用的需求的过程。
从2英寸到8英寸 碳化硅晶片“芯”成本下降
碳化硅器件市场增长背后，是十年来中国半导体企业从材料到装备到芯片、器件的全链条布局。
在国内最大的碳化硅材料产业基地，一张张薄薄的碳化硅晶片一字排开，这些晶片厚度不足0.5毫米，直径从2英寸、4英寸到8英寸，是先进的第三代半导体材料。
晶片的尺寸和质量，直接影响着下游的碳化硅器件的成本和性能。尺寸越大，成本就越低。十年前，中国电科旗下的这家企业2英寸碳化硅晶片还处在研制阶段，现在，已经实现了6英寸晶片的规模化生产，年产能达到15万片，处于国内前列。今年3月，这家企业还率先发布了新一代8英寸碳化硅晶片产品。
电科材料山西烁科晶体有限公司常务副总经理魏汝省介绍，2009年，我们已经研制出了2英寸的碳化硅衬底（晶片），当我们把衬底（晶片）的尺寸从2英寸扩展到4英寸，单个芯片的成本可以降到原来的1/4。现在再做到8英寸，相当于在4英寸基础上又可以再降低70%到80%的成本。
研制大尺寸、高性能的晶片，碳化硅晶体生长装备是关键。十年前，中国电科研发的碳化硅长晶装备，仅能生产2英寸或4英寸的小尺寸晶体，工艺水平和生产效率都不高。目前，这些晶体生长以及产业链配套相关装备，已经完成了多轮迭代升级。
应用场景逐步显现 产业规模有望达数千亿
以碳化硅为代表的第三代半导体被称为“绿色”半导体，十年来，中国电科的第三代半导体器件实现了从研发到商用的转型，两亿只产品有力支撑了新基建和“双碳”战略需求。数据显示，它的器件节能性是硅器件的4倍，可以使新能源汽车能耗降低50%，特高压电网损耗降低60%，轨道交通功率器件系统损耗降低20％以上。
国家第三代半导体技术创新中心主任 张鲁川表示，第三代半导体是战略新兴产业，从装备、材料、芯片、器件到应用，这一全产业链的整体视角来看，未来产业规模将高达数千亿元人民币。
