深度探讨化合物半导体，业内权威专家全视角解析

2025.10.15，湾区半导体产业生态博览会在深圳福田会展中心举办，化合物半导体系列论坛，包括“化合物半导体产业发展高峰论坛”及“化合物功率半导体技术及应用论坛”圆满落幕。

两场论坛汇集了业内各领域专家，从宏观发展、能源革命、技术路线-商业逻辑的宏观角度，以及电路设计、器件物理、工艺、量产、可靠性评估、应用场景、经营模式等具体问题角度，全方位解读了以SiC和GaN为代表的化合物半导体产业。

张鲁川主任从宏观视角系统阐述了化合物半导体的战略价值、产业现状与发展路径。作为智能时代的底座基石，宽禁带半导体凭借其高效率、低损耗的能量转换优势，正成为支撑“新基建”、“双碳”战略和中国智造的核心技术，赋能千行百业。

当前全球化合物功率和射频器件市场已初具规模，增速达28%，但产业面临“内卷”加剧的挑战，体现在技术、人才、资本、规模与价格的多维度激烈竞争。技术发展呈现“四极”趋势：向极宏观、极微观、极端条件及极综合交叉领域拓展，同时热点轮动推动技术向智能生态层面演进。面对地缘政治变化与宏观环境波动，张鲁川主任强调需遵循“摩尔+超越摩尔”的客观规律，把握产业从萌芽、成长到成熟的发展周期。化合物半导体发展高潮将至，需通过跨学科协同构建开放生态，以实现其未来战略地位的全面提升。

中国国际工程咨询公司的殷加亮博士，聚焦于碳化硅（SiC）功率器件在实现“碳达峰、碳中和”战略目标中的关键作用与战略定位。本报告围绕碳化硅（SiC）器件对实现国家“双碳”目标的碳排放影响展开系统分析。基于我国2030年碳达峰、2060年碳中和的重大战略，报告指出电力系统低碳化是核心任务，而新能源汽车与数据中心作为用电侧两大高增长负荷，其能效提升至关重要。

中咨公司联合香港大学张宇昊教授团队，构建了SiC器件在电动汽车、数据中心等应用场景的碳排放定量模型。模型通过分析PFC、LLC、主驱电路等关键功率转换架构的损耗，对比SiC与传统硅（Si）基器件的能效差异。结果显示，SiC器件凭借更优的开关特性与导通损耗，能显著提升系统能效，进而降低全生命周期碳排放。在电动汽车中，SiC的应用可助推普及率提升，并实现约3%的能效改进。

随着新能源汽车和光伏/储能等领域的应用驱动，碳化硅已成为近年半导体产业的发展热点，产能和需求都高速扩张。本次论坛，业内各位顶尖专家，从材料到应用，全方位解读碳化硅产业各环节的技术进展和关键挑战。

闭门技术论坛由国家第三代半导体技术创新中心的左正博士主持。

山西烁科晶体的总监刘晓星先生，系统分析了全球碳化硅（SiC）产业的发展现状、技术进展与未来趋势。SiC材料凭借其低功耗、耐高温、开关快等优异性能，正从光伏、汽车等传统应用向光储充、射频GaN、AR眼镜、热沉片等新兴领域快速拓展。技术层面，衬底尺寸正向8英寸乃至12英寸加速迭代，PVT法仍是主流长晶工艺，但复合衬底等创新技术有望突破传统外延限制。然而行业也面临价格战加剧、低端产能过剩等挑战，6英寸MOS级衬底价格已跌破成本线。作为国内产业链“链主”企业，烁科晶体展示了其在无小面晶体、超厚晶体及12英寸衬底方面的技术突破，凸显了自主可控能力。  

展望未来，行业将进入洗牌期，供应链“双循环”格局加速形成，企业需聚焦高端产品与技术突破，才能在工业电源、数据中心等第二增长曲线中把握机遇。

国家第三代半导体技术创新中心碳化硅首席科学家陈刚博士，进行了《SiC功率器件研究与展望》的全面技术报告。

报告第一部分，陈刚博士以罗姆、英飞凌、Wolfspeed的产品为例，从栅氧可靠性、体二极管可靠性、短路耐受能力、阈值电压稳定性四个指标维度，对比了SiC MOSFET在平面/沟槽两种经典器件结构中的优劣势，并从应用需求驱动增长的角度，对未来国内、国际市场的SiC功率器件需求做出乐观预期，但也强调了国产SiC器件将会面临严峻的竞争压力。

报告第二部分，陈刚博士分享了全球SiC从器件设计到先进工艺的进展，包含FastLane的轻量化低成本的银烧结膏工艺、去银化与低寄生参数设计的AMB基板、铜键合在内的先进工艺，1200 V规格趋势更低的FOM(Ron*Qg)，以及全球学术机构在SiC MOSFET高压器件、SiC IGBT高压器件、SiC MOSFET超结器件、SiC抗辐照器件、SiC MOSFET集成电流/温度传感器方面的设计进展。

广东芯粤能公司的研发负责人相奇博士，系统阐述了碳化硅（SiC）芯片制造与研发的最新进展。相奇博士指出，在能源革命和AI算力需求的推动下，SiC功率器件市场正迎来爆发式增长，同时，AI数据中心对高效电源的需求为SiC开辟了新的增长空间，预计2030年市场规模超百亿元。技术层面，芯粤能已建立从平面栅到沟槽栅的完整技术路线图，其T1沟槽MOSFET平台比导通电阻达业界领先水平，2025年其芯片已通过车规认证并实现批量上车。

相奇博士同时剖析了产业挑战：国产材料市占率快速提升，但器件国产化率仍不足10%；SiC技术成熟度远低于硅基，面临栅氧可靠性、串扰、短路耐受等应用挑战，需通过器件与系统协同优化（SDCO）突破。相奇博士强调，未来将聚焦性能、可靠性与成本的平衡，加快国产替代，推动SiC技术在高端市场实现规模化应用。

深圳方正微电子公司的AE首席专家施三保先生，聚焦碳化硅（SiC）全链方案如何助力新能源汽车电驱系统增效降本与绿色升级。电驱系统正朝着“大三电”与“小三电”高度集成化的趋势发展，而SiC MOSFET凭借其高频率、高结温、高耐压和低损耗的卓越特性，成为提升功率密度、降低能耗的必然选择。当前新能源汽车能耗问题突出，功率模块在电驱成本中占比近40%，国产化替代势在必行。

方正微电子提供了覆盖650V至3300V电压范围的第三代SiC MOSFET技术平台，其产品具备高阈值电压、低导通电阻和业界领先的高可靠性（>3000小时测试），全面应用于主驱、车载充电（OBC）、空悬系统等领域。在主驱应用中，SiC方案能显著降低百公里能耗、提升功率密度并缩小系统体积。

中国电力科学研究院的副总工程师杨霏教授，其团队为超高压SiC功率器件领域的国际领军团队之一。杨霏教授聚焦新型电力系统对碳化硅（SiC）器件的性能需求与技术发展。在"双高"（高比例新能源、高度电力电子化）电力系统发展趋势下，电源侧新能源装机占比将超50%，负荷侧电力电子化负荷过半，对柔性电网装备提出更高要求。SiC器件凭借高耐压、低损耗等优势，可提升装备效率30%以上，减小体积50%，成为支撑新型电力系统的关键技术。

电力系统对SiC器件提出严苛性能需求：需具备高电压（4500V及以上）、大容量（3-5kA）、强短路耐受能力、高过流关断特性及差异化开关速度（传统装备1kHz，新型装备10kHz以上）。研发进展显示，中低压SiC MOSFET已产品化，高压器件取得突破——杨霏团队研制了6.5kV/400A SiC MOSFET应用于35kV/5MW电力电子变压器， 以及18kV/125A SiC IGBT压接型器件。应用场景涵盖光伏逆变器、海上风电变流器、电力电子变压器及柔性直流输电工程，其中柔直输电需求最高（±800kV/8000MW）。杨霏教授强调，需突破材料缺陷控制、芯片精细化设计及高压封装等技术瓶颈，以推动SiC在电力系统的规模化应用。

赛宝实验室的陈媛总师，是SiC的行业标准的制定者之一。

陈媛总师讲解了碳化硅（SiC）MOSFET的可靠性评估挑战与体系构建。尽管SiC器件凭借其高禁带宽、高击穿场强等材料优势，在电动汽车、智能电网及家电领域可实现能效提升与设备小型化，但其固有的可靠性问题（如栅氧界面缺陷密度高、体二极管双极退化等）严重制约了推广应用。为应对挑战，国内外正加速构建标准化评估体系。

陈媛总师详细介绍了IEC、JEDEC及国内CASAS等组织制定的一系列关键标准，涵盖参数测试、产品性能与可靠性试验（如高温栅偏、功率循环、动态应力测试等）。 在机理层面，陈媛总师深入分析了阈值电压不稳定性（受预处理脉冲与测试时序显著影响）、功率循环应力下芯片与封装的耦合退化（键合点开裂、栅氧击穿）、以及动态应力下远超硅基器件的退化速率等核心问题。最后，陈媛总师强调，需从材料缺陷控制、测试方法优化及应用场景适配等多维度入手，方能系统提升SiC器件的可靠性。

氮化镓凭借其高迁移率、低导通损耗、较好的散热能力，成为算力基础设施升级的重要推动力，特别是在能耗方面具有重要意义。 本次论坛我们集中于氮化镓功率器件的关键环节，从技术和应用角度进行探讨。

英诺赛科的副总裁陈钰林，聚焦氮化镓（GaN）技术如何驱动AI数据中心实现能效跃升。随着AI算力需求爆发，数据中心功率密度从3.2kW攀升至12kW，对电源效率提出更高要求。GaN凭借其高频特性，在PFC和LLC等关键拓扑中展现出显著优势：在TCM PFC架构中，GaN效率优于碳化硅（SiC）且成本相当；在LLC谐振转换器中，GaN的开关损耗更低，可实现300kHz高频运行，同时集成驱动与保护功能。

英诺赛科公司推出了全系列InnoGaN产品，涵盖高压（650V-1200V）、中压（100V-200V）及低压（30V-40V）器件，并创新推出SolidGaN™模块，将半桥与驱动集成于5mm×6.5mm封装，功率密度达2150W/in³。实测数据显示，其48V-12V LLC-DCX方案峰值效率达98.2%，全负载效率较硅基方案提升0.6%。GaN通过降低栅极电荷（Qg）和输出电荷（Qoss），在实现100W/cm²超高功率密度的同时，为AI数据中心提供更优散热与能效解决方案，助力行业应对持续增长的电力消耗挑战。

成都氮矽科技的资深GaN研发总监刘勇博士，阐述了集成驱动氮化镓（GaN）芯片的必要性、技术挑战与发展趋势。刘勇博士指出，GaN器件凭借高功率密度、高效率及成本效益等优势，正从消费电子向工业、数据中心及新能源汽车领域快速渗透。然而，其产业化面临应用兼容性差、器件敏感度高、可靠性标准缺失及供应链过长等核心痛点。针对上述挑战，报告重点提出了集成化解决方案。

通过将驱动、保护电路与GaN HEMT单片集成或采用系统级封装（SiP），可显著提升栅极抗干扰能力，优化EMI/EMC性能，并实现开关压摆率可调，从而降低应用门槛。氮矽科技的模块化设计，支持动态参数测试与失效定位，通过专利技术攻克了高频应用下的可靠性难题。未来，GaN技术将持续向更高集成度、更优成本控制及车规级可靠性方向发展，以全面释放其在能源革命中的潜力。

上海新微半导体的研发工程师信亚杰博士，深入分析了pGaN栅极刻蚀、表面钝化、欧姆接触等核心工艺挑战，并指出GaN器件的比导通电阻仍有10倍以上的提升潜力。在应用层面，GaN已广泛应用于快充、数据中心服务器电源、电动汽车激光雷达及人形机器人运动控制等领域， 展现出体积小、效率高、散热佳等优势。

最后，信亚杰博士简单介绍了新微半导体的平台能力，覆盖30V至700V全电压范围的增强型/耗尽型GaN HEMT器件。

结语

化合物半导体系列论坛首日两场，化合物半导体产业发展高峰论坛集中于应用驱动与产业发展趋势，化合物功率半导体技术及应用论坛作为闭门技术论坛，着重于业内同仁进行深度技术交流，编者在现场受益颇丰。更多精彩的深度报道，后续为您带来。