在智能手机、AI芯片、CPU/GPU这些“高精尖”领域，我们早已习惯了“5nm”“3nm”这样的制程数字，仿佛纳米数越小，芯片就越先进。但当我们把目光转向另一个同样关键的赛道——功率半导体，却发现一个“反常识”的现象：
IGBT、碳化硅MOS这些功率器件，几乎从来不讲“多少纳米”制程。
这是为什么？它们到底有没有“线宽”？如果有，是多少纳米？今天，我们就来深度拆解这个被忽视却至关重要的问题。
一、功率半导体：不讲“纳米”的异类
在逻辑芯片（如CPU、GPU）中，制程节点（如7nm、5nm）代表的是晶体管栅极的最小线宽，是衡量芯片集成度与性能的核心指标。但功率半导体完全不同。
功率器件的核心任务是“控电”——在高电压、大电流下实现高效开关，而不是“算得快”。
因此，它们的设计逻辑是：
l 追求高耐压（600V~3300V甚至更高）
l 追求大电流能力（几十安培到几百安培）
l 追求低导通损耗与高可靠性
l 而不是追求晶体管密度或纳米级线宽
这就决定了：功率半导体不依赖先进制程，反而需要“更大的结构”来承受高电场、高电流。
二、IGBT的“线宽”到底是多少？
IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是目前中高压功率控制的核心器件，广泛应用于电动车、电驱、风电、光伏等领域。
1）制程节点：微米级，不是纳米级
根据行业公开资料，目前主流的IGBT芯片制程线宽为：1μm ~ 5μm（即1000nm ~ 5000nm），英飞凌最新的IGBT7代产品，采用了65nm制程（属于行业最先进水平），但绝大多数IGBT产品仍使用0.35μm（350nm）及以上的“成熟制程”。
2）结构特点：不靠“缩小”靠“优化”
IGBT的核心结构包括：正面MOS沟道 + 背面PN结 + 漂移区
其性能提升更多依赖于：
l 沟槽栅结构（Trench Gate）
l 场截止技术（Field Stop）
l 背面减薄工艺（晶圆厚度减至40μm以下）
l 离子注入精度（控制掺杂浓度与结深）
所以，IGBT的进化方向不是“线宽更小”，而是“结构更深”“电场控制更精准”“厚度更薄”。
三、碳化硅MOS：第三代半导体，也不讲“几纳米”
碳化硅（SiC）MOSFET是新一代高压、高频、高温功率器件，被认为是电动车、充电桩、光伏逆变器的“未来之星”。
1）制程节点：仍停留在“亚微米”级别
目前主流的碳化硅MOS芯片制程为：0.5μm ~ 1μm（500nm ~ 1000nm），虽然SiC材料更先进，但其制程工艺仍远落后于硅基CMOS，原因包括：
l SiC材料硬度高，刻蚀、掺杂难度大
l 栅氧可靠性要求高，无法像硅MOS那样缩小
l 缺陷密度高，限制了小尺寸器件的良率
2）结构挑战：不靠“缩小”靠“材料+界面工程”
碳化硅MOS的核心难点是沟道迁移率低、栅氧界面缺陷多，所以其技术演进方向是：
l 优化沟道掺杂工艺
l 改善SiC/SiO₂界面质量
l 降低导通电阻（Rds(on)）
l 提升栅氧可靠性
换句话说，碳化硅MOS的“性能瓶颈”不在“线宽”，而在“材料本身”和“界面物理”。
四、总结：功率半导体的“摩尔定律”失效了吗？
没错，功率半导体正是那个“摩尔定律失灵”的领域。
类型 | 主流制程 | 线宽范围 | 技术演进方向 |
逻辑芯片（CPU/GPU） | 2nm~7nm | 几纳米 | 缩小晶体管、提升密度 |
IGBT | 0.30μm~1μm | 300nm~1000nm | 沟槽结构、背面减薄、场截止 |
碳化硅MOS | 0.5μm~1μm | 500nm~1000nm | 材料优化、界面工程、可靠性提升 |
所以，功率半导体不讲“几纳米”，不是落后，而是“赛道不同”。
它们的核心竞争力不是“谁更小”，而是“谁更能扛”“谁更耐用”“谁损耗更低”。
以下是主流IGBT、SiC MOS电压及工艺：
器件类型 | 电压等级 (V) | 典型工艺线宽 | 芯片结构特点 | 主要应用场景 |
IGBT | 600V | 0.35μm - 0.5μm | Trench (沟槽栅), Field Stop (场截止) | 家用空调、微波炉、电焊机、UPS |
| 1200V | 0.5μm - 1.0μm | Trench + Field Stop, 薄晶圆技术 | 电动汽车 OBC、光伏逆变器、工业变频器 |
| 1700V | 1.0μm - 2.0μm | Non-Punch Through (NPT) 或 Field Stop | 轨道交通牵引、高压变频器、储能系统 |
| 3300V+ | 2.0μm - 5.0μm | NPT 结构为主，强调高可靠性 | 高压直流输电 (HVDC)、大型工业驱动 |
SiC MOS | 650V | 0.25μm - 0.5μm | Trench MOS, 优化导通电阻 | 服务器电源、快充、电动汽车小功率模块 |
| 1200V | 0.5μm - 1.0μm | Planar (平面) 或 Trench MOS | 电动汽车主驱、光伏逆变器、储能变流器 |
| 1700V | 1.0μm - 2.0μm | 加厚漂移层，优化栅氧可靠性 | 轨道交通、高压电源、高端工业应用 |
| 3300V+ | 2.0μm - 5.0μm | 多采用 Planar 结构，技术挑战大 | 高压电力设备、未来能源系统 |
选型要点总结
1）电压是关键：电压等级越高，所需的工艺线宽和芯片尺寸也越大，这是物理定律决定的，无法单纯通过缩小制程来改变。
2）材料优势：在相同电压等级下，SiC MOSFET 可以实现比 IGBT 更低的导通损耗和更高的开关频率，尤其在 1200V 等级应用中优势明显。
3）结构决定性能：无论是 IGBT 还是 SiC，Trench（沟槽）结构通常比 Planar（平面）结构具有更低的导通电阻和开关损耗，但对制造工艺要求更高。
4）成本与可靠性：SiC 器件性能优越，但目前成本较高。IGBT 在中高功率领域技术成熟，成本效益好，依然是主流选择。
五、写在最后：不要用“纳米”评判一切
在半导体行业，“先进”不等于“纳米更小”，而是“更适合应用场景”。如果你要做AI训练芯片，那确实需要3nm、5nm，但如果你想做一个能在800V电驱系统中稳定运行20年的IGBT，那“65nm + 超薄片 + 场截止”才是“真先进”。
功率半导体的战场，不在“纳米”，而在“微米”与“材料”之间。
