近日，深圳平湖实验室联合产业合作企业，依托自研8英寸碳化硅中试平台，成功研制20kV电压等级SiC IGBT及配套FRD快恢复二极管，攻克多项工艺与测试难题，核心性能达国际先进水平，实现国内特高压级碳化硅功率器件从技术探索到工程化落地的关键突破。本次研发也是全球首次基于8英寸超厚碳化硅外延完成20kV级IGBT、FRD器件开发，具备规模化量产潜力。
图片来源：深圳平湖实验室
据公开参数，本次研制的N型20kV SiC IGBT芯片尺寸1cm×1cm，导通电流20A，耐压超22kV。变温开关测试显示，在10kV/20A工况下，器件常温关断损耗为31mJ，150℃高温工况下为93mJ，高低温工作稳定性良好。配套自研的20kV SiC FRD器件参数完全匹配，同等尺寸与电流规格下耐压超22kV，常温、150℃反向恢复电荷分别低至1.37μC、6.4μC，可有效降低功率模块开关损耗、优化电磁兼容表现，实现高压器件核心组件自主配套。
20kV超高压碳化硅双极型器件研发技术壁垒极高，涉及超厚外延生长、高压器件结构设计、大尺寸衬底减薄、精准载流子调控、超高压测试与高绝缘封装等一系列核心卡点。本次联合团队通过结构设计与制造工艺双重创新，系统性打通全套技术链路，顺利完成器件研制与性能验证。
业内分析表示，20kV级碳化硅器件的落地，对特高压直流输电、柔性直流换流阀、高压固态变压器等关键能源装备意义重大。对比主流6.5kV硅基IGBT，该器件可将设备串联器件数量减少75%，让换流阀体积、重量缩减五成以上，大幅降低设备全生命周期损耗与运维成本。
凭借高耐压、低损耗、高频工作优势，20kV碳化硅IGBT/FRD器件可精准适配高端电力场景需求，后续有望在特高压输电、智能电网、储能并网等领域规模化落地，加速推进我国高压功率半导体器件的国产化替代进程。
（集邦化合物半导体整理）
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