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碳化硅（SiC）作为一种可以替代硅（Si）用于高温高压应用的下一代功率半导体材料，正受到越来越多的关注。
名古屋工业大学电气机械工程系的加藤正志教授正在研究碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的特性。鉴于即将于2025年9月举行的国际碳化硅及相关材料会议（ICSCRM 2025，简称ICSCRM）的趋势，我们向他询问了碳化硅的当前发展状况以及包括日本在内的全球竞争格局。
常见问题是应对较大直径的情况
问：全球企业目前正在应对哪些碳化硅挑战？
加藤正志（以下简称加藤）：对于器件制造商而言，提高8英寸生产线的良率是一项重大挑战。由于不同制造商的SiC晶圆制造方法和特性各不相同，因此确定晶圆的来源以及如何建立针对这些晶圆优化的工艺是关键问题。当然，我们不能只依赖一家供应商，因此必须建立一种能够兼容多家供应商晶圆的高良率工艺。这是一项极具挑战性但又至关重要的任务。
晶圆制造商面临的挑战是降低12英寸晶圆的成本并建立评估技术。12英寸晶圆的商业化进程如此迅速，以至于评估技术的发展并未跟上。随着评估设备尺寸的增大和评估数据量的庞大，企业很可能正苦于如何开展评估并将其与生产流程衔接起来。
在 ICSCRM 2025 上多盈策略，关于超结和 FinFET 结构的报告越来越多，这些结构很可能作为下一代器件结构引起人们的关注。
中国晶圆产业的发展令人“震惊”
问：中国制造商在降低碳化硅晶片的价格和提高其质量方面取得了进展，尤其是在……
加藤：当你真正上手接触时，你会感觉到中国制造的晶圆质量非常高，可以用来制造高可靠性的器件。2022年左右之前，中国晶圆的质量还比较低，但之后提升迅速，现在已经非常出色了。
在2025年的ICSCRM展会上，中国晶圆厂商的参展数量非常庞大，他们展出的评估设备和晶体生长设备甚至比其他国家还要先进，这让我个人感到非常震惊。
过去几年全球能源格局发生剧烈变化的原因之一可能是，欧洲、美国和日本等先行国家的大型制造商仍然坚持采用传统制造方法。中国在碳化硅晶片领域起步较晚，过去几年几乎是从零开始发展，但凭借非常规的制造方法迅速崛起。例如，虽然传统上碳化硅锭的制造采用感应加热，但一些中国制造商似乎正在采用电阻加热。
中国在资金方面也提供了有利条件。政府给予了大力支持，而且电力成本远低于日本。在日本，电力成本是制造碳化硅晶圆的主要障碍，使其难以将价格降至与中国相同的水平。此外，曾在欧洲、美国和日本工作的中国工程师也纷纷回国加入中国企业。这些因素的综合作用很可能使中国在碳化硅晶圆领域占据了世界领先地位。
中国的弱点在于上下游协调能力多盈策略。
问：中国不仅会在晶圆领域，而且会在包括器件在内的整个碳化硅生态系统中占据领先地位吗？
加藤：认为情况未必如此。发达国家拥有像Wolfspeed和英飞凌科技这样涉足广泛SiC业务的公司，而中国则存在一些公司只生产晶体生长炉，一些公司只生产SiC晶圆，各公司的职责范围分散，导致上下游合作薄弱。因此，中国晶圆制造商无法掌握下游供应链的需求，似乎也不清楚未来应该发展什么样的技术。这或许可以解释为什么中国SiC晶圆制造商一直在努力深化与器件及存储等设备制造商的合作关系。
加藤：中国产晶圆单看质量很高，但由于器件制造商的需求不明朗，使用这些晶圆制造的器件最终质量如何尚不可知。很多晶圆似乎存在轻微的晶面错位，这可能会导致良率下降，具体情况取决于器件结构。
中国晶圆制造商众多，它们的共同特点是都在以类似的方式提升产品质量。晶体生长设备制造商有时会提供晶体生长的“标准配方”，因此晶圆制造商很可能也在使用相同的配方。在中国，差异化竞争十分困难，这或许正是行业洗牌的开端。
日本的制胜战略是其自锡安山以来积累的综合实力。
问：日本企业和研究机构的发展趋势是什么？
加藤先生：就研究和技术而言，日本在碳化硅的各个领域都处于高水平。在2025年国际碳化硅研究与管理大会（ICSCRM 2025）上，所有四份受邀海报展示都来自日本团队。令人遗憾的是，日本在商业领域的影响力有所下降。
日本碳化硅产业也面临着代际更替的问题。与其他硬件相关行业一样，该行业也面临着年轻人才短缺的问题。即使在大学内部，目前也缺乏开展碳化硅研究的氛围。大学研究人员需要产出具有创新性和影响力的成果，因此他们中的许多人都在致力于新材料的研发。碳化硅研究目前已处于“逐步提升性能”的阶段，这对于支撑产业发展固然重要，但对研究人员而言可能缺乏吸引力。
即便如此，日本仍有成功的途径。我认为日本在碳化硅领域的制胜之道在于其“综合实力”。目前，日本器件制造商已能够将他们在硅领域积累的专业知识应用于碳化硅领域。依赖中国提供晶圆存在巨大的政治风险，因此我希望日本从晶圆到器件、并已应用于汽车和火车等产品的硅产业生态系统，也能在碳化硅领域得到妥善维护。
未来的技术挑战在于，随着晶圆直径的不断增大，如何有效控制缺陷、晶圆翘曲以及其他形状偏差。我认为目前碳化硅技术很难实现突破性创新，唯一的出路是稳步推进。同时，拓展器件应用范围也至关重要。日本的技术可以很好地应用于高压应用、数据中心电源和直流输电等领域。
（来源：编译自eetjp）
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