全国首款！西电世界级芯片突破

来源：西电集成电路学部

全球首款 ！！

西安电子科技大学，集成电路学部郝跃院士团队，助力碳化硅超级结MOSFET发布，开启碳化硅产业的全新技术篇章。

一起来了解↓↓↓

近日，一场碳化硅前沿技术分享暨成果发布会在上海举行，西电校友企业瑶芯微（上海）电子科技股份有限公司（简称“瑶芯微电子”）发布全球首款碳化硅超级结MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管）产品，实现国产原创技术突破。

本次发布的核心成果源自瑶芯微电子与集成电路学部郝跃院士团队在碳化硅超级结技术上的历时五年联合技术攻关，同时协同晶圆代工厂芯联集成电路制造股份有限公司（简称“芯联集成”）进行工艺平台开发，率先实现该前沿技术从实验室走向产业化的突破。

碳化硅超级结MOSFET成果发布会现场

一个对战略产业发展至关重要的百亿美金赛道

功率器件是电能转换、控制与调节的核心芯片，是电力电子装置的基础。从材料构成角度来说，功率器件主要包括利用硅基材料以及宽禁带半导体材料（又称“第三代半导体材料”，包括碳化硅以及氮化镓）制备的产品。

碳化硅功率器件具备高耐压、低损耗、耐高温以及高频特性的优势，是实现电能高效转换的核心载体。目前已成为新能源汽车、数据中心800V供电架构、光伏储能、特高压输电等战略产业发展的核心关键器件。

根据市场调研机构Yole集团的数据，2025年全球碳化硅功率器件市场规模约37亿美元，预计到2030年将突破100亿美元。市场竞争格局方面，目前碳化硅功率器件由海外公司主导，占据了全球约80%的市场份额。中国作为全球最大的汽车、新能源、高端制造等电力电子应用国家，迫切需要本土的功率器件公司来支撑战略产业的稳健发展。

现阶段，碳化硅功率器件主要包括平面型MOSFET以及沟槽型MOSFET。为进一步提升器件的功率密度与转换效率，超级结MOSFET技术被业界公认为下一代突破方向，从理论上为高压、超高压功率器件开辟出大幅提升器件性能的可行路径。但由于电荷平衡控制极难、工艺精度要求极高，该技术长期停留在实验室研究阶段。国内外科研机构和企业投入了大量资源进行技术攻关，但尚未出现具备产业化价值的成果。

碳化硅超级结MOSFET产品

产学研联合攻关啃下超级结这块“硬骨头”

瑶芯微电子是西电校友企业，其创始人、董事长郭亮良博士毕业于西安电子科技大学微电子学和固体电子学专业，师从郝跃院士，有近20年半导体从业经验。2019年，郭亮良创办瑶芯微电子，深耕功率器件和传感器芯片领域。

“最近几年，无论学术界还是产业界都亟需寻找下一个10年的技术路线，碳化硅超级结技术虽然已被广泛研究，但面临的很多技术瓶颈仍未攻克。历经艰苦攻关，我们在接二连三的问题中迎难而上，找到了解决方案并最终实现了产业化落地。”郭亮良博士说。

在产品研发以及市场推广过程中，瑶芯微电子团队发现，客户对于器件功率密度提升、高温寿命耐久的需求越来越高，碳化硅超级结成为亟需攻克的技术方向。由此，郝跃院士团队与瑶芯微电子自2021年展开联合攻关。

“在求学和创业的过程中，郝老师一直给予我教导和建议，比如，建议提前布局第三代半导体，通过产学研合作开展下一代技术开发等。郝院士团队的碳化硅项目带头人贾仁需教授是我的同学，在该领域具有深厚的学术造诣。我们的合作非常顺畅，学术端的理论深度和产业端的工程能力形成了很好的互补，让技术攻关少走了很多弯路。”郭亮良说。

他回忆称，过去五年中，郝院士团队和瑶芯微电子团队紧密配合，在理论模型建立、器件原型设计、工程落地、工艺调试与产品化等环节联合攻关。技术问题随时出现、研讨随时进行，最终，工艺节点逐项突破，碳化硅超级结MOSFET器件完成从实验室技术到产品化的跨越，器件综合性能实现突破性提升。

随着产学研合作的不断深化，双方陆续建立了“车载碳化硅功率器件联合实验室”、“产学研合作基地”以及“研究生实践教育基地”，实现技术创新、产业应用与人才培育的深度融合。

瑶芯微电子工程师在实验室里监测数据

发布会现场，项目主要负责人贾仁需教授站在全球视野分享了对碳化硅技术发展趋势的洞察。在回顾攻关历程时，他指出，碳化硅超级结器件研发面临三大全球性难题。一是“算不准”，理论模型与实际工艺难适配；二是“找不到”，复杂结构导致多区域电场分布难协同；三是“做不出”，工艺波动导致结构设计难实现。

正是这三重困境长期制约着该技术的产业化进程。依托校企共建平台，通过产学研团队的深度协同，联合晶圆代工厂进行工艺开发，这些瓶颈被逐一攻克，最终实现了从“实验室概念”到“工程化产品”的跨越。

集成电路学部教授贾仁需分享碳化硅前沿技术

一组硬数据，逼近碳化硅材料物理极限

超级结技术到底是什么？瑶芯微电子联合创始人、CTO陈开宇打了个比方：功率器件类似一座电闸，闸门打开时电流需要宽大顺畅的通道，减少损耗；闸门关闭时，要靠半导体材料扛住高压电流，防止击穿。通道越宽，高压越容易横向渗透击穿两侧材料；而通道越窄，电流阻力变大，损耗增加，转换效率变低。

超级结技术的思路是，在主通道两侧建造一排排交替排布的"承重柱"——P型柱与N型柱。当器件承受高电压时，原本集中的电场被这些柱子共同分担、相互抵消，电场分布趋于均匀。主通道无需收窄，就能扛住更高电压。

瑶芯微电子联合创始人、CTO陈开宇进行产品介绍

理论听起来巧妙，真正要把这颗指甲盖大小的芯片造出来，却是在微米尺度上的一场极限挑战。陈开宇把制造过程形容为“在微米世界里盖一栋高楼”：

经过五年努力，最终换来一组硬数据：该器件实现1635V超高耐压，室温和175°C高温下比导通电阻低至1.27 毫欧·平方厘米（电流密度较商业化国际顶级水平提升50%）和1.5 毫欧·平方厘米（高温电流密度较商业化国际顶级水平提升166%）。25°C到125°C导通电阻实现零温漂，175°C温度系数小于1.2倍，相较平面或沟槽技术1.8至2.2倍的温度系数取得了实质突破。器件BFOM高达2.1吉瓦每平方厘米（功率密度提升了81%），有效兼顾超低导通损耗与高频高效开关特性。

该器件逼近碳化硅材料的一维物理极限，将1200V碳化硅功率器件的综合性能推升至新的高度，实现了从国产替代到原研创新的重大突破。

瑶芯微电子联合创始人、CTO陈开宇进行产品介绍

从跟随到原创，中国碳化硅开启新篇章

“瑶芯微电子推出的1200V碳化硅超级结MOSFET，属于全球范围内率先完成产品化验证的碳化硅超级结器件。”——中国科学院院士、学部主任郝跃

过往碳化硅功率器件的技术路线与产品规格由海外企业主导，国内多围绕成熟器件结构开展国产替代。超级结属于下一代器件结构，国内科研与产业团队将原理性技术突破转化为工程化产品，意味着我国已具备参与下一代功率器件技术路线竞争的能力。国产替代是现阶段基础任务，掌握原创器件结构、参与产品定义，则是产业迈向更高水平竞争的重要标志。

“公司创立之初，我们的愿景就是成为国际一流的半导体企业。郝老师一直鼓励我要勇攀高峰、追求卓越，坚持做难而正确的事情，这种追求已经刻进团队骨子里。”郭亮良说。

如今，碳化硅超级结正开启全新的技术篇章。海外头部企业均将碳化硅超级结定位为2027年至2031年的下一代主力技术路线。此次国产碳化硅超级结MOSFET的产品化落地，意味着在下一代技术起跑线上，中国厂商已占得先机。

未来，学部将继续深化高校、科研院所、产业链企业协同创新，推进课程共建、项目共研、人才共育，打通基础研究‑技术攻关‑成果转化‑人才培养全链条，勇闯技术 “无人区”，持续为集成电路产业输送后备力量，为产业链供应链自主可控提供支撑。

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