成本仍是SiC和GaN器件广泛普及的最大障碍。截至2025年，SiC MOSFET的价格是同等规格Si IGBT的3—5倍。然而，随着8英寸SiC晶圆量产规模扩大、良率提升持续推进，这一成本差距正呈收窄趋势。GaN-on-Si可借助现有Si制造产线，因此预计将比SiC更早实现价格竞争力。本文梳理面向2030年代的成本路线图，以及决定这一路线图的制造技术现状。
SiC与Si的成本结构性差异——为何如此昂贵？
SiC（碳化硅）晶圆制造与硅有根本性的不同。硅晶圆可通过直拉法（Czochralski）生长单晶锭，12英寸晶圆的量产体系已成熟。而SiC晶圆主要通过PVT（物理气相传输）法生长，生长速率仅为每小时数百微米，仅几英寸直径的晶圆就需要数天乃至数周才能制成。这一制造时间上的差异，是SiC晶圆相对于硅的成本溢价的根本原因。
SiC晶圆的晶体缺陷（TED、SF、MPD等）控制难度较大，对良率有显著影响。器件制造还需配备能够处理高温工艺的专用设备，而非简单沿用硅制造产线。综合这些因素，SiC器件制造成本在某些情况下可达硅的5—10倍。
推动SiC降本的三大驱动因素
向8英寸晶圆的切换
晶圆面积增大（相较6英寸约增加1.8倍）使每次制造运行可获得的芯片数量增加。Wolfspeed于2024年启动8英寸全面量产，其他制造商预计在2026—2027年间跟进。仅凭8英寸切换带来的制造成本降低效果估计为20—30%，结合良率提升后预计可达30—40%。
晶体缺陷密度降低
SiC晶圆特有的穿透刃型位错（TED）、堆垛层错（SF）和微管（MPD）是决定器件良率的主要因素。通过改进外延生长工艺和提升衬底质量，缺陷密度正在降低，良率提升直接转化为成本下降。主要制造商正在持续推进质量改善，目标是将MPD密度控制在0.1个/cm²以下。
专用及自动化制造产线
SiC专用高温氧化炉（1,200°C以上）、离子注入设备以及研磨抛光设备的普及程度不断提升。从与通用Si制造产线混流转向专用产线，减少了换型损耗，通过质量稳定化带来成本改善。晶圆自动化传送的改进也对良率提升有所贡献。
GaN-on-Si的成本优势
GaN-on-Si可借助现有8英寸Si制造产线，其晶圆成本基线远低于SiC。外延生长的均匀性（片内及片间变异）曾是一大挑战，但EPC、Navitas和GaN Systems在2024—2025年间改善了量产良率。对于650 V以下的应用，GaN-on-Si成本已接近Si MOSFET水平。
支撑GaN-on-Si降本的主要因素：
- 借助现有Si制造产线：无需大规模新增资本投入即可实现产能扩张
- 8英寸晶圆兼容性：比SiC更早实现更大晶圆直径
- 外延生长良率提升：片内缺陷均匀性改善，实现良率超过85%的制造商数量不断增加
SiC MOSFET（1200 V）
截至2025年，为Si IGBT的3—5倍。大多数预测显示，通过8英寸切换和良率提升，2028—2030年将降至2—3倍区间。EV牵引和大型工业逆变器应用对价格敏感性较低，基于TCO的SiC采用已具备经济可行性。长期来看，预计SiC与Si IGBT的比率将降至2倍以下，但完全实现成本平价普遍预测将在2035年以后。
GaN-on-Si MOSFET（650 V）
截至2025年，为Si MOSFET的1.5—2倍。部分预测显示，通过规模扩大和良率提升，最早在2027—2028年可接近成本平价。对于数据中心和通信电源应用，基于TCO的优势已经存在。当将高开关频率带来的无源元件小型化收益纳入考量时，GaN在系统成本层面的优势日益凸显。
长期展望（2030年代）
预计到2030年代，SiC/GaN与Si的成本差距将缩小至目前的不到一半，在能效要求严格的应用中，硅替代将成为默认选择。但在通用、低压、低成本应用中，Si将继续占据主流，基于器件特定适用性的差异化竞争将持续存在。
中国SiC新进入者——成本路线图中的不确定变量
成本路线图中的关键不确定因素是中国制造SiC晶圆的质量提升和价格压力。中国正在推进SiC材料和制造设备的国产化，若从2027—2028年起出口产品的质量达到适用水平，全球SiC晶圆的价格下行压力可能成为现实。
目前，中国制造的SiC晶圆在最高晶体质量等级上被认为与西方一流制造商（Wolfspeed、II-VI等）尚存差距，但在工业和较低电压应用领域，实际采用正在推进。BYD Semiconductor、天科合达和山东天岳正崛起为主要参与者，通过向中国国内EV厂商供货建立量产记录。
晶圆价格下行压力
若中国6英寸晶圆从2028—2030年起认真进军国际市场，Wolfspeed、Coherent（原II-VI）等企业的定价话语权可能减弱。现有长期晶圆采购协议（如Wolfspeed与Renesas之间的10年合同）在一定程度上也是对该风险的对冲。
质量评估的必要性
采用中国制造SiC晶圆时，需要对缺陷密度和晶体质量进行第三方评估。量化其对器件良率和长期可靠性的影响，是采购风险管理的起点。
与地缘政治风险的权衡
在中美紧张关系下，中国制造SiC晶圆面临出口管制风险。双重来源策略（西方+中国供应商）可分散供应风险，但质量管理成本翻倍，是必须慎重权衡的因素。
对采购专业人员的启示
理解SiC和GaN的成本路线图，对于把握器件采用决策的时机至关重要。对于目前使用Si IGBT、下一代产品迭代计划于2027—2028年或之后进行的设计，可以在SiC迁移成本进一步下降后再规划设计变更。反之，对于当前已采用SiC的设计，在TCO经济可行性成立的应用中（EV和需要高效率的大型工业逆变器）积极推进采用，将直接转化为竞争优势。
这一变量影响采购成本预测，因此持续从供应商处收集信息至关重要。建立每年一至两次与供应商共享技术路线图的交流机会——涵盖晶圆成本趋势、新产品发布计划和质量改善进度——将直接提升采购规划的准确性。