一、技术上可不可行？

晶格失配 & 热膨胀差异

• SiC与Si晶格常数相差 约20%

• 热膨胀系数也不匹配（SiC：4.7×10⁻⁶/K vs Si：2.6×10⁻⁶/K）

这意味着在高温外延生长过程中，容易出现裂纹、应力集中和缺陷累积等问题。

缓冲层技术是关键

• GaN能在硅衬底上实现大规模量产，靠的就是多层缓冲结构（如AlN、GaN中间层）

• 同理，3C-SiC外延+Step-Graded缓冲层或将成为解锁SiC生长新路径

工艺借鉴

• GaN-on-Si已通过工艺优化（如生长速率、温度控制）解决翘曲与裂纹问题

• SiC外延同样可以通过控制厚度、层间过渡等手段逐步突破技术瓶颈

二、经济上划不划算？

✅ 成本显著下降

• Si晶圆价格远低于SiC，设备也更通用，降本空间大

• 类似GaN-on-Si的成功经验表明：低成本+兼容现有生产线是实现产业化的关键

✅ 设备友好度高

• Si衬底兼容主流MOCVD设备

• 可沿用成熟的CMOS工艺平台，降低新工艺导入门槛

三、应用上有没有用？

适用于中低功率 & 高频场景

• 3C-SiC电子迁移率高，适合高频小功率场景（如射频、快充等）

• 相较传统Si器件，在热稳定性、频率响应方面更具优势

助力SiC-Si单片集成

• 在Si衬底上生长SiC，有助于将功率开关与控制电路集成在一片晶圆上

• 借鉴GaN的芯片集成方案，为SiC在“功率+智能”一体化器件奠定基础

四、当前限制与未来展望

主要挑战

• 晶体缺陷：目前生长质量仍不如原生SiC衬底

• 散热问题：Si的热导率低，限制高功率应用

• 工艺成熟度：仍处于研发/示范阶段

发展前景

• 借鉴GaN-on-Si成功路径，通过优化缓冲层结构和生长工艺，有望大幅提升外延质量

• 封装与系统级设计优化将进一步弥补散热与可靠性问题

• 面向中低压、高频、低成本应用场景，Si-on-SiC将逐步走向商业化

总结一句话：

在硅衬底上生长碳化硅晶圆，是一条“技术挑战大，但潜力更大”的产业突破之路。

虽然距离广泛应用还有一定距离，但它提供了一种打破成本壁垒、实现高性能功率器件普及的新可能。随着材料、工艺、设备的持续演进，硅衬底上的SiC外延或将在中低功率市场迎来爆发。