充电10分钟，行驶400公里！能耗降低50%！它功不可没！又一个千亿大产业，来了

以碳化硅为代表的第三代半导体材料，广泛运用在 5G 基站、新能源汽车等数字经济领域。这十年，以中国电科为代表的企业，已完成从材料、装备、芯片、器件到应用的体系化布局，推动了我国第三代半导体产业快速发展。

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五十五所的这间展厅里，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：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：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：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对 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 魏省汝：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：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。

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