DeepTech深科技|新材料碳化硅在电动车市场需求起飞，特斯拉领军电动车已成为汽车市场主流

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电动车已成为汽车市场主流，多数电动车仍是以硅材料的IGBT来作逆变器芯片模组，是功率半导体在电动车领域的技术主流。但自从特斯拉Tesla推出Model3 ，在逆变器模组上采用碳化硅SiC后，碳化硅这类新型半导体材料越来越受重视。
传统的硅材料具有工艺成熟度高、成本低等优点，但受到物理天性限制，在高压、高温等应用场景下，硅材料逐渐面临挑战，也让第三代半导体材料开始受到重视。

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尤其是碳化硅SiC ，相较于硅材料具有高耐压、高速动作、热传导率快等优势，能在严苛环境下稳定操作，成为使用在电动车中提升续航里程的关键因素。
然而，碳化硅最大缺点是产量低、成本高，目前仅能供应利基市场为主。碳化硅最早导入的领域是是太阳能及储能中的逆变器，这几年逐渐渗透到电动车领域中。

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Soitec全球战略执行副总裁ThomasPiliszczuk表示，目前汽车行业的大趋势是CASE-互联、自动化、共享和电动化。估计2030年5G汽车的销量会达到1600万，自动化驾驶L3及以上车型销量会达到700万辆，而电动汽车会达到2300万辆，将会带给汽车产业很多变化。
他进一步表示， 2007年以前，电子系统的成本在整个整车成本中，可能只占20% ，预计到2030年会达到50% 。
对于L1到L5等级的自动驾驶而言，在L1时自动驾驶的半导体内容成本只有约150美金，到L3等级提升至600美金，上升到L4、L5等级，整车的半导体占成本将会达到1200美金，且一部分成本是用在功率MOSFET ，比如碳化硅即是一例。
Soitec的SmartCut技术，已经开发出多种优化衬底来满足不同市场应用的需求。目前该技术已广泛应用于SOI衬底的批量生产，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI和Imager-SOI 。
Soitec表示， SmartCut技术是晶圆键合和分离技术，它能将超薄的晶体材料从一个衬底转移到另一个衬底之上，从而打破原有的物理限制并改变整个衬底行业的状况。
可以把SmartCut技术比喻成一把锋利的纳米刀，能够堆叠非常薄（10-100nm）且均匀的半导体材料晶体层，打破原有金属之间沉积层的限制，同时确保原子网格上各层的厚度均匀一致，之后再结合工艺优化，包括注入、分离、抛光、减薄等程序。
Soitec的SmartCut技术从1992年公司成立就一直使用至今，在硅、碳化硅、蓝宝石衬底等各种半导体材料中都得到了实践应用。该技术最大的优点在于可提高材料均匀性，降低材料的缺陷密度，以及使高质量的晶圆循环再利用。

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SmartCut技术应用包括RF-SOI、POI用于滤波器，还有FD-SOI广泛的应用在汽车的互联中;另外像是5G、WiFi、GPS与一些汽车上面的系统，都会广泛使用RF-SOI、POI和FD-SOI 。
目前已经有越来越多的半导体厂开始采用FD-SOI技术，包括格芯GlobalFoundries、三星、瑞萨、意法半导体等。
同时， FD-SOI技术也导入许多汽车应用中，比如ArbeRobotics公司的4D成像雷达，就是在22nm的FD-SOI功率上实现的；MobileyeEyeQ4的视觉处理器是采用28nm的FD-SOI技术。
不过，目前碳化硅最大问题是在产量低、成本高。
针对这点， Piliszczuk表示， Soitec基于SmartCut技术的碳化硅解决方案项目处于研发阶段，但很快会向客户发送第一批样品，主要是6寸晶圆的解决方案，未来会逐渐往8寸晶圆迈进。