目前業界對SiC和GaN等材料的性能及在功率領域應用優勢分析較多 ，一般會提到芯片成本是硅基產品的五到八倍等結論，而對于為何會有這樣差距的原因探討得較淺。本文意在提供更多直接的數據來幫助大家有更深入的認識，從而全面的分析一種材料技術的改進難度，以及新材料導入市場所主要考慮的因素。

1、襯底制造環節的分析

（1）晶片尺寸：三種材料目前的尺寸基本相當，即單片襯底的芯片產出相差不大（GaO器件做成垂直器件相對會更小，此處差異忽略不計）。SiC已有8寸單晶襯底、GaN（自支撐）目前有4寸量產產品，6寸樣品剛進入市場，未量產暫時未考慮。

（2）設備投入（晶體生長爐+坩堝+晶體加工設備）：GaO設備投入每條產線投入約350萬，SiC設備投入每條產線550萬，GaN設備投入每條產線800萬。

（3）生產效率：GaO每月可產出8爐，年產80爐，可產800片，邊角料短期內還可切成10mm * 10mm的小片銷售給科研單位研究用，每爐100片，年產8000片小片。SiC每月可產4爐，年產40爐，可產400片，不能按小片銷售，且良率按30%算約為120片。GaN自支撐襯底產量更小。在材料學領域，一般以2100℃作為晶體生長的分界線，低于此溫度可以使用常規的設備，一旦工藝溫度超過該界限，則需使用加熱、保溫等完全不同的材料體系，即完全不同的特殊設備，價格要比常規設備高出數倍。PVT-SiC

晶體生長溫度高達2400℃，且跟GaN一樣，無法通過可視化窗口觀察生長過程進行控制，因此設備價格、加工能耗、良品率都較低，導致這兩種襯底材料成本高企不下。而GaO的襯底成本約為SiC的1/3~1/5，具有明顯的成本優勢。液相法SiC解決了PVT法不可視良率低、需要高溫、缺陷密度高、只能做N型的問題，實現高良率、低能耗、高品質、可生產P型等效果，即低成本、但同時也會極大促進SiC產品的應用，可能會對GaO市場推動也帶來一定影響。

關于液相SiC和無銥GaO這兩種優勢技術來說，需要補充的是：

① 晶體

液相SiC長成的晶體為正六方型，即使達到6寸，也只能切成4寸使用，造成很大的浪費，尺寸越大浪費越多。

無銥GaO晶體是圓柱形，可直接切成同直徑圓盤。

② 成本

預計當技術成熟時，即良率相同的情況下，碳化硅比氧化鎵的成本至少貴30%，而且尺寸越大，成本差距越明顯，氧化鎵優勢越大。 氧化鎵

③ 優勢

目前液相SiC技術尚處在實驗室階段，從理論上看，該技術生成的SiC晶體質量會更高，不僅位錯降一個數量級，而且因成品率提高（液相SiC天然較氣相SiC成品率高），使得成本差不多相較當前的氣相法SiC能降50%。而且與無銥GaO一樣的是，尺寸越大成本降低越明顯。

④ 瓶頸

工藝溫度為1700~1800℃，而此前由于SiC材料在溫度還未達到熔點融化就升華了。日本、國內某研究所以及我國某創業公司的技術路線基本相同，未來主要區別在于技術細節的把控和對下列問題的解決：

一是生產中爐內缺乏可視系統，導致成品率無法保證，尤其是籽晶接觸液面缺乏探測手段，籽晶很薄只有1毫米，過淺尚未接觸無法結晶，過深沒入液面無法生長，需要特殊的控制手段。

二是溶劑，碳在溶劑里面溶解度很低，如果超出就形成碳簇，會圍繞碳簇形成多晶，導致生產失敗，因此工藝上對熱場和流場的要求很高，需要穩定和合理的工藝控制技術。

三是該技術SiC同樣長不厚，僅幾毫米厚，一般不超過10mm，還要留出3mm以上做下一爐生產的籽晶，因此實際生產效率提高不多，后續研發需要解決的關鍵問題是如何繼續長厚，而且大規模生產中還需要開發自動配料系統，持續穩定供應合適的溶液。

2、 外延及芯片制造階段的對比

（1）SiC、GaN的外延生長設備成本就明顯要高出GaO材料數倍，且因為外延時間較短，thc?tepi，即升溫、降溫的時間要遠遠大于實際外延生長時間，所以幾種材料外延的速度差異并不明顯，而且由于各家技術有差異，用途不同的外延也有些許差別，此處不做更深入的比較。目前各種材料的外延技術較為成熟，可以滿足市場的需求。

（2）芯片加工階段，由于GaO、SiC可以使用垂直結構，所以同等規格下，芯片面積較小，為便于比較，暫時忽略這種優勢，三種材料在功率芯片加工過程的成本差異不大。綜上，可以看出，GaO器件Z終成本低于SiC、GaN，且性能更好，具有獨特的競爭優勢。