以汽车厂商、大型电子厂商为首，工业设备、逆变器装置、电源|稳压器以及电力公司，各个领域的企业都对一种特定材料表现出了前所未有的兴趣。这就是新一代功率半导体——SiC。

　　用SiC元件替代现有Si元件，可以大幅减少逆变器和转换器等电力转换设备的功耗。功耗的减少又有助于降低设备的发热量，这样还有助于电力转换设备的小型化和轻量化。

　　状况改变。

　　无论是汽车、家电，还是工业设备，现在所有领域面对的课题都是必须减少逆变器和转换器的功耗问题。能源利用率的提高也与地球环保息息相关，是令众多企业头痛的问题。由于SiC元件具有大幅提高装置的能源利用率的可能性，因此也被称为“环保的杀手级元件”。

　　用于电力变换器的SiC二极管首次产品化是在2001年。但其价格昂贵，此前仅有部分装置采用。不过，今后这一情况将会出现重大改观。这是因为对SiC需求快速攀升，SiC元件的研发出现了进展。

　　汽车行业对于SiC的期待尤为强烈。例如丰田汽车就表示：“SiC具有与汽油发动机同等的重要性”。日产汽车已经试制完成了使用SiC二极管的逆变器装置，目前正在使用此装置的燃料电池车“X-TRAIL FCV”进行行驶实验。本田技术研究所也在与罗姆合作试制使用SiC元件的功率模块。

　　此外，家电和能源产业也对SiC寄予厚望。某功率半导体厂商表示“空调厂商表现出了浓厚的兴趣。最快2009年就能实际用于产品”，“希望尽早尝试SiC元件。说不定会得到意想不到的高效率”（某燃料电池用逆变器开发公司）。

　　电力公司也赶紧冲天。关西电力一直在针对电力系统装置，研究开发配备SiC元件的逆变器，电力中央研究所则试制完成了用于太阳能发电系统的电力变换器。

　　混合动力车、电动汽车，太阳能发电等分散电源系统、家电和工业设备逆变器等装置将牵引SiC元件市场。也有看法认为，“到2015年该市场将扩大至8亿美元”（Yole Developpement公司）。

　　成本和性能大幅提升

　　随着SiC元件研发的进展，元件的特性提高和成本下降都发生了显著变化。

　　首先，由于成品率的提高和厂商数量的增加，SiC元件的代表产品——SiC二极管的价格大幅下降。另外，用户期待的SiC元件大电流化也有了进步，研发品已经有输出电流可达100A以上的二极管。

　　不仅是二极管。SiC晶体管也将问世。其中，备受期待的MOSFET估计最早会在2009年量产。

　　SiC底板的情况也会大幅改善。除了质量得到提升外，新入厂商增加，价格开始降低。SiC底板大幅左右SiC元件的特性和价格。

　　更小更便宜

　　一旦SiC元件普及，电力变换器将产生巨大变化。

　　涉及的对象范围广泛，包括了混合动力车等电动汽车、空调等白色家电、太阳能发电和风力发电、燃料电池等分散电源系统、工业设备和通用逆变器和通用开关电源等。

　　一般来说，上述产品的电力变换器中，耐压为600V以上的二极管使用速复二极管（FRD），晶体管则使用IGBT。如果将其替换为SiC制造的肖特基二极管（SBD）和MOSFET，那么电力变换器的功率损耗将减少一半。开发SiC元件的三菱电机表示，最多甚至可以减少70％左右。原因是使用 SiC二极管和MOSFET可以降低导通损耗和开关损耗。另外发热量随功耗的降低而减少，电力变换器还可以实现小型化。

　　而且，SiC元件具有两个适合小型化的特性。一个特性是耐热性高。SiC元件能够在300℃左右的高温下工作。而Si元件的极限则为200℃左右。所以导入SiC元件可以使得冷却装置小型化或省去不用。

　　另一个特性是可以提高开关频率。由此组成开关电源电路的电感等外部元件可以缩小。本田技术研究所和罗姆表示，通过使用SiC SBD和MOSFET，在功耗相同的情况下，开关频率可以提高到原来的4倍。这一优点来源于SiC的高特性值（表1）。以本田技术研究所与罗姆试制的耐压1200V、输出电流230A的功率模块为例，如果把开关频率从15k～20kHz提高100kHz前后，那么，“功率转换器使用的电感的重量可以从3kg减轻到1kg”（本田技术研究所）。

　　电力中央研究所认为，当用于太阳能发电系统的逆变器装置使用SiC SBD时，装置体积可以减少14％左右。日产汽车则预测认为，当燃料电池车逆变器装置使用SiC二极管时，体积可以缩小15～20％左右。

　　电力变换器的缩小可以使成本相应降低。因为这样不仅能够缩小冷却装置，而且高速开关的使用还能够推动外部元件的小型化。丰田汽车表示到SiC元件普及的2010年代，因采用SiC元件而增加的部材成本与因采用SiC元件而减少的系统成本将会基本相当。

　　SiC的普及首先从二极管开始

　　SiC元件将首先从二极管开始普及。SiC二极管已投产7年，价格有所下降，特性也得到了改善。

　　某SiC元件技术人员表示，在SiC二极管最初上市的2001年前后，以输出电流为数A的种类相比较，SiC二极管的价格是Si二极管的10倍以上。而这一差距现在为6倍左右。达到了在高端空调和注重效率的高价功率因数改善电路中配备的水平。

　　价格下降借助的是二极管制造成品率的提高和从事厂商数量的增加。如果是输出电流为数A的种类，SiC二极管的成品率已经“超过了90％”（多位SiC 元件技术人员）。厂商数量的增加也推动了价格竞争。此前的主要厂商只有德国英飞凌（Infineon Technologies AG）和美国Cree两家，意法合资的意法半导体（STMicroelectronics）于2008年5月表示涉足该领域。进入2009年，鉴于 “SiC二极管需求从1～2年前开始快速高涨”，美国飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）以及日本的罗姆都在考虑SiC二极管的业务化。

　　在SiC二极管特性方面，大电流化将稳步发展。输出电流的增大将带来用途的拓展。比如对于混合动力车来说，1枚芯片的功率需要达到100A以上。罗姆等公司已经试制出了能够满足这一特性的二极管。

　　SiC晶体管有望从2009年开始得到采用。确保栅氧化膜可靠性这一长期以来的课题已经有了解决的眉目。“刨除早期故障品后，可靠性堪比Si”（罗姆）。因此，“作为研究开发方，罗姆希望于2009年开始量产SiC二极管和MOSFET”（该公司）。除罗姆外，Cree等公司估计也将于2010年开始量产MOSFET。