6 月 12 日,由功率之心主办,服务器电源网、芯片网协办的2026世界碳化硅大会(SiC 2026) 通过“服务器电源拆解”视频号圆满完成线上直播。

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活动汇聚全球碳化硅产业链前沿力量,邀请多家国内外领先企业嘉宾发表主题演讲,围绕SiC器件技术、AI服务器电源、固态变压器(SST)、封装创新、应用落地等核心方向展开深度分享,输出满满行业干货,为第三代半导体从业者搭建了高效的技术交流与经验互通平台。

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来自苏州英嘉通半导体有限公司的刘余成先生以碳化硅技术的核心价值与广阔前景为主题,结合公司产品实测数据,和大家共同探讨 SiC 材料、器件优势、落地应用以及未来发展方向。

当前数字经济、AI 算力产业高速发展,数据中心、各类供电设备面临高功耗、高密度、高可靠性的多重挑战。传统供电架构与硅基功率器件已难以满足当下需求,而碳化硅(SiC)正在成为破解行业痛点的核心方案。

刘余成先生此次演讲将带领我们聚焦 SiC 如何赋能供电系统降本增效、革新高密度供电架构,解锁第三代半导体的应用潜力。

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本次分享主要分为四大板块:

第一部分为SiC 材料优势,对比主流半导体材料核心特性;

第二部分是SiC 应用对比,结合多品类产品实测数据,解析 SiC 在不同电源场景的表现;

第三部分聚焦SiC 在 AI 领域中的应用,解读 SiC 与算力产业的深度结合;

最后进行内容总结,梳理技术价值与行业趋势。

首先横向对比传统硅(Si)、4H-SiC、氮化镓(GaN Bulk)三大功率半导体材料的核心物理参数,可以直观展现 SiC 的先天优势。

4H-SiC 禁带宽度 3.25eV,远高于硅的 1.12eV;击穿场强达到 3MV/cm,是硅材料的 10 倍;热导率 4.9W/(cm・K),散热能力大幅领先硅与 GaN。在综合性能指标上,SiC 的 Baliga FOM、Johnson FOM 等器件品质因数,更是达到硅材料的数百倍。

碳化硅作为第三代宽禁带半导体核心材料,完美突破了传统硅基材料在高压、高频、高温场景下的物理极限,正在全球电力电子领域掀起一场全新的技术革命。

了解材料特性后,再对比主流功率器件结构与性能,重点分析 SiC MOSFET 和传统硅基器件的差异。

页面展示了 SiC MOSFET、硅 IGBT、硅超结器件(Si SJ)、SGT MOS 等主流器件内部结构。相比硅 IGBT、硅超结器件,SiC MOSFET 具备低导通电阻、低开关损耗、体积小巧的特点,同时高温、高频性能表现优异。

凭借这些核心优势,SiC MOSFET 正在逐步替代传统硅 IGBT、硅超结器件,成为中高端功率电路的首选器件。

接下来对比当前两大主流宽禁带器件:SiC 与 GaN。从结构来看,GaN 器件为横向异质结结构,依托异质外延工艺制作;而 SiC MOSFET 采用垂直结构,基于 SiC 同质外延打造,物理稳定性更出色。

综合两大器件核心差异:第一,SiC 具备优秀的高温工作特性;第二,拥有可靠的雪崩能力;第三,不存在动态电阻衰减问题;第四,缺陷密度极低,稳定性远超 GaN 器件。数据显示,SiC 缺陷密度仅为 10²-10³ cm⁻²,远低于各类 GaN 材料。

基于高耐压、高散热两大核心特质,SiC 在车载动力系统、高压电网、大型储能等高压大功率领域占据绝对主导地位。

结合功率、频率两大维度梳理行业传统应用划分逻辑。在过往的应用认知中,行业有着清晰的边界:SiC 主打1200V 以上高压场景,以工业级、车规级产品为核心;GaN 则聚焦650V 以下中低压场景,广泛应用于消费电子领域。二者各司其职,共同逐步替代传统硅器件。

不过随着技术迭代、产能提升以及市场需求升级,SiC 与 GaN 的传统应用边界正在被打破。如今 SiC 不再局限于高压工业、车规市场,正持续向中高压消费级应用延伸。

英嘉通紧跟市场趋势,在 2025 年正式全面推出 750V SiC MOSFET 产品,为消费级电源、快充、适配器等市场提供全新的高性能选择,进一步拓宽碳化硅器件的落地场景。

首先来看英嘉通 SiC MOSFET 在48W 电源场景下的实测表现。针对 90V、115V、230V、264V 四种主流交流输入电压,测试全负载段效率曲线。

实测结果十分亮眼:230V 标准市电下,产品平均效率达 92.59%,满载效率高达 93.19%。在全电压、全负载区间内,系统能量转换效率稳定优异,充分验证了英嘉通 SiC 器件的技术优势与整套方案的可靠性。

对于充电器、电源适配器等长期处于待机状态的设备,空载功耗是衡量产品优劣的关键指标,直接决定能源损耗与用户使用成本。

英嘉通完成全电压区间空载功耗测试:低压区间 90VAC 空载功耗 30mW,115VAC 为 35mW;高压区间 230VAC 空载功耗仅 72mW,264VAC 为 80mW。尤其是主流的 230V 工况,空载功耗远低于全球各国能效标准。该方案可轻松通过全球严苛的六级能效认证,帮助终端产品实现绿色节能,减少能源浪费。

本页展示电压应力与输出纹波两项核心电气性能。在 264VAC 满载工况下,SiC 器件最大漏源电压 VDSmax=578.39V,远低于 750V 额定耐压,系统拥有充足设计裕量,运行安全性大幅提升。

同时,该工况下电源输出纹波电压峰峰值仅 155mV,输出电压纯净稳定,能够为后端用电电路提供优质供电保障。

对产品启动、短路两大极限工况的测试,在高低压输入条件下,电源启动电压建立快速、平稳,无明显电压过冲,电压调节能力优秀。

在输出短路故障测试中,系统可快速响应并切断输出,器件电压被有效钳位在安全范围,短路保护功能可靠,全方位保障设备与负载安全。

针对过流保护、动态负载切换场景,英嘉通模拟 10%~90% 负载快速切换、输出过流等复杂工况。

动态负载切换时,输出纹波仅 310mV,电压稳定性强,环路响应速度快,可适配复杂多变的负载场景;当输出电流超过阈值时,系统立即触发过流保护,有效避免硬件损坏,整机防护能力完善。

高温稳定性是功率器件的核心考核项,英嘉通将 Demo 板置于密闭空间,进行超过 2 小时满载老化温升测试:90VAC 低压满载时,SiC MOSFET 最终温度 112.6℃;264VAC 高压满载时,温度仅 86.7℃。

长时间满载运行下,器件温度始终控制在安全区间内,证明英嘉通 SiC MOSFET 拥有极佳的热稳定性与长期运行可靠性。

综合 48W 电源全项测试,我们总结该套 SiC 方案四大核心优势:

转换效率高:230V 满载效率 93.19%,全电压区间损耗低;

待机功耗极低:230V 空载功耗 72mW,满足全球顶级能效要求;

可靠性强:电压裕量充足,短路、过流保护完善,全工况稳定运行;

动态与热性能优异:纹波小、负载响应快、启动无过冲,高温工况散热表现出色。

搭载英嘉通 IGC600R075X1T 的 48W 平台,充分证明该款 SiC MOSFET 是高性能快充、PD 适配器、工业电源的理想器件。

接下来是 65W PD 快充场景的测试成果分享,采用英嘉通 750V 360mΩ SiC 器件搭建系统。

测试 264VAC 高压输入下的开通、关断波形,器件采用 + 18V 开启、0V 关断驱动逻辑,开关波形干净规整,同时开关速度可通过调整栅极电阻灵活调节,适配不同快充设计需求。

将该 SiC 方案与同场景主流 240mΩ GaN 级联器件进行效率对标,分别测试 115VAC、230VAC 两大常用电压。

实测曲线清晰可见:无论是低压还是高压输入,360mΩ 规格的 SiC 器件,整体效率优于 240mΩ GaN 器件。同时该方案在 90VAC 满载工作时,器件温度仅 73℃,温控表现优异。

针对 120W 大功率电源场景,在无额外散热措施的裸板条件下,对 SiC 方案与 GaN 方案进行温度对比测试。

在 90VAC 低压输入、不同输出档位下,SiC 方案器件温度相比 GaN 方案整体降低 10~20℃。更低的工作温度,意味着产品散热设计更简单、长期可靠性更高,也能进一步降低整机 BOM 成本。

回归传统硅器件对标,将两款英嘉通 SiC MOSFET 与主流硅超结(Si SJ)MOSFET 做满载效率对比,测试条件为 230VAC 标准输入。

数据显示:两款 SiC 器件满载效率分别达到 94.39%、94.11%,而硅超结器件为 93.66%。SiC 转换效率全面领先传统硅器件,可显著降低整机能耗,提升产品能效等级。

开关速度、工作温度两大核心参数对比:

开关速度:90VAC 输入下,两款 SiC 器件开通时间均为 84nS,传统硅超结器件开通时间达 250nS,SiC 开关速度优势巨大;

工作温度:264VAC 满载工况下,两款 SiC 器件温度分别为 83℃、82℃,硅超结器件高达 93℃。

综合来看,SiC MOSFET 在转换效率、热性能、开关速度三大维度全面超越传统硅超结器件,助力电源实现更高频率、更高功率密度、更小体积的设计,是硅基器件的优质升级方案。

为方便行业客户选型,英嘉通整理了 750V SiC、E-GaN、D-GaN 三款器件的关键参数与驱动方案。

三款器件引脚定义、内部控制器逻辑完全一致,仅驱动电压不同:SiC 驱动电压 17.5V,E-GaN 为 6V,D-GaN 为 11V;耐压方面 SiC 可达 750V,高于两款 GaN 器件。同一套硬件平台可通过简单调整驱动电压,实现三款器件的无缝切换,兼容性极强。

通过分电压档位详细对比 SiC MOS 与 GaN 的效率表现。首先是 90VAC 低压输入、输出 19V 工况。在不同输出电流档位下,360mΩ SiC 与内阻更低的 E-GaN、D-GaN 相比,整体效率基本持平,低压区间二者性能差距极小。

在 115VAC 中压输入工况下,延续上述测试逻辑,SiC 与两款 GaN 器件依旧表现相近,各档位效率互有高低,没有明显差距,SiC 在中低压场景完全具备替代 GaN 的实力。

切换至 230VAC 主流高压市电工况,性能格局发生明显变化。随着输入电压升高、导通损耗占比下降,SiC 器件效率开始反超两款 GaN 器件,在中大功率输出档位优势尤为突出。

在 264VAC 极限高压输入下,该趋势进一步放大。全电流档位中,英嘉通 SiC 器件效率均高于 E-GaN 与 D-GaN,充分证明 SiC 在高压应用场景的天然优势。

结合全电压、全负载测试,对 SiC 与 GaN 对比做总结:

90V、115V 低压 / 中压区间,360mΩ SiC 与 GaN 效率基本一致;

230V、264V 高压区间,SiC 效率明显优于 GaN;

同等工况下,SiC 器件工作温度比 GaN 低 20℃,散热优势显著;

现有电源控制器仅需适配 SiC 驱动电压,即可发挥其全部性能,目前 SiC 在 PD 快充领域的应用生态正持续完善。

在分享完消费电子电源应用后,英嘉通将视野转向当下最热的 AI 产业,解读 SiC 与 AI 算力的深度绑定。

首先简单回顾人工智能发展历程:1956 年达特茅斯会议正式确立人工智能概念;发展依次经历符号智能时代、机器学习时代、深度学习时代,2020 年至今进入大模型通用 AI 阶段。AI 能够全面普及,是算法、海量数据、高性能算力三者结合的成果,而算力的底层支撑,就是海量服务器与供电系统。

AI 算力爆发,给数据中心供电系统带来巨大挑战。目前 AI 服务器单机柜功率密度已达到 140KW,耗电量是传统机柜的 70 倍,服务器、交换机、算力芯片都依赖稳定、高效的电源系统,而功率半导体正是电源的核心。

依托 SiC 四大物理特性:宽禁带耐高压高温、高击穿电场降低导通电阻、高电子饱和速度实现高频低损耗、超高热导率优化散热。SiC 能够为数据中心带来三大核心价值:极致能效,降低 PUE、缩减运营成本;

功率密度倍增,缩小电源体积重量;

高可靠性,简化散热与 EMI 设计。

SiC 正在引领数据中心供电体系的全面变革。

站在行业视角,预判 SiC 技术未来三大演进方向:

第一,大尺寸晶圆迭代:行业逐步从 6 英寸晶圆向 8 英寸、12 英寸过渡,大幅降低单片制造成本、提升良率,加速 SiC 规模化普及;

第二,全碳化硅模块:集成 SiC MOSFET 与 SiC 二极管,优化寄生参数,进一步提升系统性能与可靠性;

第三,先进埋入式封装:将功率芯片埋入 PCB 内部,针对性解决高功耗芯片热管理难题,适配超高功率密度场景。

最后对本次分享做整体总结:

行业趋势:功率半导体从传统硅基器件向 SiC 器件升级已是必然。AI 算力高负载、高功耗的需求,让硅基器件抵达物理极限,SiC 成为突破性能瓶颈的核心方案;

英嘉通方案:公司全功率段 SiC 电源样机实测验证,对比硅超结、GaN 器件,SiC 方案效率更高、整机温度更低,可优化 BOM 与散热成本;

未来展望:随着大尺寸晶圆、先进封装技术落地,SiC 制造成本持续下降,应用场景将从高端市场全面延伸至工业、消费电子等领域,市场普及速度持续加快。

想要了解公司更多详情与产品,可登录官网:https://www.ingacom-semi.com。英嘉通目前在苏州、深圳两地均设有办公及研发场地,始终秉持求同、高效、务实、创新的企业理念,专注为客户提供高品质第三代半导体功率器件与技术服务。