在过去的25年里，Cree取得了许多成功，包括实现更大尺寸的SiC衬底并消除其微管，以及将SiC二极管、SiC MOSFET和GaN HEMT推向市场。

碳化硅(SiC)的历史可以追溯到很久以前。由于流星碰撞，撞击了我们的星球，地球上发现了唯一的天然SiC，散落在峡谷暗黑、亚利桑那州等地。到了二十世纪，我们已经发展了合成这种宽带隙半导体材料的专业技术。然而，仅仅在过去的25年里，它已经成为我们生活中不可或缺的一部分，在汽车、手机、雷达技术和其他一系列应用中发挥着重要作用。

流星撞击产生的物质现在掌握在我们手中。这个故事真的很吸引人。1907年，SiC第一次走到聚光灯下。当时，在科学家亨利·约瑟夫·轮(Henry Joseph Round)的手中，出人意料地开发出了发光二极管(LED)的原型。这位无线电先驱漂洋过海，从英国来到纽约，为美国马可尼公司工作。当电流通过SiC时，他意外地观察到了“电致发光”现象。除了早期的无线电应用之外，SiC最初用于磨料中。SiC的发展在20世纪早期和中期非常缓慢，但随后开始了它的快速加速期。

这种变化的有力推动者之一是成立于1987年的科锐公司。该公司是由北卡罗来纳州立大学的一个研究团队建立的。在创业之初，其实对于SiC的潜力，我们还有很多地方可以挖掘。当时我们只知道这种材料在半导体和led的商业应用上有很好的前景，但并不完全知道如何实现。同时，高效生产SiC晶体的方法仍有待建立，这是大规模生产器件的先决条件之一。

最初几年，我们取得了几项重大突破，受到了鼓舞。里程碑式的成就包括开发第一个商用蓝色LED和第一个商用SiC晶片。虽然当时我们的基板直径只有1寸，价格也很贵，但我们还是可以从中发展业务。

这些成功为过去25年的进一步发展奠定了坚实的基础。在此期间，SiC的商业化发展迅速，直到今天还在继续加速。自从20世纪80年代硅技术从双极型半导体转变为互补金属氧化物半导体(CMOS)以来，我们现在正处于整个半导体行业最大的潜在变革之中。

主流突破

我们早期最大的成功之一是在1996年，当时大众汽车的仪表板采用了我们的蓝色LED。在此之前，我们一直在销售低效率的SiC LED。然而，在1995年，我们推出了基于GaN-on-SiC的后续产品。与大众的成功合作，实现了GaN-on-SiC LED在车辆上的首次大规模使用，也标志着这一技术被认可和接受。已经足够成熟，可以被主流汽车厂商采用。从那时到现在，验收的关键在于SiC材料的供应。在20世纪90年代初，高效和有效地生长SiC晶体是极其困难的，SiC晶体是LED和其他器件的基础。

生产高质量的SiC衬底非常具有挑战性的部分原因是存在超过200种不同的晶体结构以及各种多型体，并且其中只有少数几种适合半导体市场。更复杂的是，晶体生长需要将近2500摄氏度的高温..我们感受不到这么高的温度，但可以从另一个角度解释。它的温度是太阳的一半，远远超过熔岩的温度约1700摄氏度。

多年来，我们的工程师不断开发和完善工艺，我们已经实现了单晶棒的生产。这些棒只有一些晶体缺陷。通过增加它们的尺寸，晶片直径从2英寸增长到3英寸、4英寸、6英寸和现在的200毫米。这一进步得益于我们在开发周期上的投入远远超过其他SiC厂商。今天，我们的碳化硅产量超过整个碳化硅材料市场的60%。但更重要的是，在过去的25年里，我们为市场提供了超过96%的SiC晶圆，因为从1989年开始，我们为LED业务提供了大量的晶圆支持。

满足主流汽车制造商的需求促使我们在SiC生产方面取得了首次突破。时至今日，这仍然是市场上的重要话题，汽车制造商正在将SiC集成到面向大众市场的纯电动汽车的动力总成和充电器中。

照明革命

在LED首次大规模应用于汽车之后，全世界都经历了手机的飞速发展。起初，手机只是富人的新奇奢侈品，但后来它迅速成为许多人的必需品。从那以后，每年手机厂商的产量都达到了几百万。

2001年手机市场发力，厂商开始在最新机型中集成LED。最初，它们被用来为键盘提供背光。几年后，它们成为彩色屏幕的光源。它们能耗低，体积小，坚固耐用，可以用电池供电，是满足这些功能的理想选择。这个市场带来的led大规模生产，使得GaN-on-SiC的销量再次出现大幅增长。

在这一点上，氮化镓基发光二极管已经找到了他们的第一个杀手级应用。然而，尽管他们已经取得了如此巨大的进步，距离成为提供日常照明的可用选项还有很长的路要走。在此之前，需要丰富这些光源产生的色彩，提高它们的效率，降低它们的价格，这样才能与白炽灯泡竞争。

科锐在这些方面都取得了长足的进步，并于2006年推出了业界首款照明级LED。这些设备被称为XLamp产品组合，提供100 lm/W的光效，比荧光灯更高效。经过几十年的平静，照明革命开始了。

LED照明有很多优点。它耐用、寿命长、无汞、高效、节省电费，并有助于减少碳足迹。但一开始并不被照明基建部门看好。然而，这不是偶然。毕竟，即使在当时被认为是将产品推广到公共领域的良好商业模式，也往往会在一年内失败，因此不得不被取代。为了促进转型，我们开始销售自己的LED照明设备，向世界展示其可能性。我们的产品涵盖各种室内和室外照明灯具，从荧光灯替代品到LED路灯。

终于在2013年，我们有了一个重要的展览，发布了我们的第一个LED灯泡。这看起来和其他科技项目的成果大相径庭。它的风格和感觉与白炽灯泡一样，零售价不到10美元。此次发布旨在开启LED照明的大规模应用，我们称之为“自灯泡以来最重要的东西”。

在LED照明取得这些重大突破后，我们开始更加关注照明领域之外的创新。这使我们走上了今天的发展道路。今天，我们致力于成为全球半导体领导者，引领从Si到SiC的转变。

射频领域的先驱

1998年，我们在射频(RF)领域取得了第一个重大突破，并展示了第一个碳化硅基氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN-on-SiC HEMT)。与当时的蓝宝石基氮化镓(GaN-on-sapphire)相比，该器件具有更高的信号增益和400%的功率密度(瓦特/毫米)，是无线和广播高功率应用的有力选择。

两年后，我们展示了第一个氮化镓单片微波集成电路(氮化镓MMIC)。这个器件的功率密度和以前一样高空，可见替代GaAs的可行性。GaN MMIC的超高功率密度不仅使器件能够支持更高的功率输出，还能在相同功率水平下提供更宽的带宽。

2008年，我们取得了进一步的成功。我们推出了首款GaN射频器件，它利用GaN-on-SiC的优势极大地提高了射频性能。利用高击穿电场，GaN可以在非常高的电压下工作，从而在不损失可靠性的情况下获得高功率密度。以SiC为基础，GaN器件位于超高热导率的平台上。该衬底非常适合于耗散高功率密度并将结温保持在合理的水平。因此，GaN射频器件可以提供更高的输出功率，而不增加器件尺寸。这些特性使RF行业能够设计更小、更高效、更强大的RF系统。

在过去的十年里，我们不断提高GaN-on-SiC射频器件的性能。它们已广泛应用于航空空航天和国防工业中，以提高各种系统的性能，同时也用于电信基础设施市场所需的更高效率的功率放大器中。

SiC的崛起

电在20世纪初开始成熟。最早的例子是1902年研制的汞弧整流器，用于将交流电转化为直流电。硒在20世纪30年代早期取代了汞，直到20世纪50年代才被硅取代。当时，工程师们发明了第一个硅基双极结型晶体管(BJT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，后者直到20世纪70年代才开始适用于电力电子。硅电力电子学的最后一个重大突破是绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开发，发生在20世纪80年代。

SiC在电力领域的应用迎来了材料领域的下一次重大突破。NASA 空等许多单位和部门都对此表示支持，并在90年代初开始支持该项目。为了使SiC在主流技术中占有一席之地，SiC晶片需要更低的价格、更大的尺寸和更少的缺陷。只有大幅度降低缺陷密度，才能制造出足够面积的器件，可以在大电流下工作。

微管缺陷是一个众所周知的棘手问题。曾经有一段时间，人们认为微管是SiC固有的，所以不可能消除。此外，这不是唯一的主要绊脚石。当时，SiC上的氧化物被认为是天生不可靠的，因此不可能制造出可靠的MOSFET。即使克服了这两个难题，如果SiC晶片的尺寸不够大，除了最小众、成本不敏感的应用之外，其器件也无法在更广泛的领域更好地发挥价值。如果是这样，可能就白费了。

历史证明，这些问题都解决了。2001年和2002年，英飞凌和科锐分别推出了第一款小型SiC肖特基势垒二极管，并取得了各种成功。这为我们在2011年初推出首款商用SiC功率MOSFET铺平了道路。

SiC二极管和晶体管的引入对电力电子行业产生了重大影响。这为更快的开关频率、更高的效率和卓越的功率密度打开了大门。所有这些都是有效的电力电子系统可持续发展的关键。这些特性使SiC电力电子能够支持各种新兴产业，包括:太阳能和风能等可再生能源的电力转换，储能转换，以及电动火车、公共汽车和其他公共交通工具。碳化硅功率器件还用于不间断电源、工业高频电源和电机驱动。在所有这些应用中，使用SiC器件的系统具有更高的工作效率、更小的空间空、更轻的重量并且不需要大量的冷却系统。这些优势是非常可贵的，我们可以看到SiC正在推动各个行业的不断创新。

创新的态度

当我们回顾过去25年中的这些里程碑时，我们将审视和思考在此期间取得的所有突破。无论是从公司的演变，还是从SiC的历史来看，显而易见，Cree对创新的执着追求是强大的推动力。我们遇到了许多困难，其中一些甚至被认为是不可克服的。有些人尝试然后放弃，而有些人永远不会开始这些挑战。有人认为SiC中的微管无法消除。你不可能做出大于2英寸的晶圆，也不可能做出不退化的双极器件。克里最终通过坚定不移地克服障碍，证明了这一切都是错误的谬误。我们的DNA决定了我们永远不会因为有人说不可能就掉头放弃。

在一些事情上，我们不仅打破了障碍，而且努力前进，树立了新的标杆。在开发出第一个2英寸的SiC衬底后，我们已经克服了4英寸的障碍，现在我们正在推进200毫米晶片的生产。我们相信在不久的将来会实现量产。我们走过了一段充满挑战和冒险的旅程，一路走到现在，但前路依然漫长。当我们眺望远方时，一个前所未有的光明未来正向我们招手。SiC必将在各种应用中发挥越来越重要的作用。

电动汽车的应用是SiC面临的最大机遇之一。第一批由SiC材料制成的车辆已经上路。事实上，每个全球制造商都在将这项技术纳入未来的设计中，预计在未来几年内将取得可喜的成果。用SiC器件替代硅器件，可以使电动汽车的续航里程提高5%-10%，或者使昂贵电池的成本降低5%-10%。这一最受欢迎的优势迅速将SiC的地位推至逆变器、车载充电器和非车载充电器必备组件。由于续航里程是人们购买电动汽车的重要考虑因素，因此采用SiC对促进汽车销售也有重要影响。同时，采用SiC也不会给电动汽车厂商带来成本压力。与硅技术相比，SiC有助于降低整体成本。随着电动车厂商从400V系统向800V系统转型，SiC的作用将进一步放大。从效率等性能指标来看，电动汽车厂商改用SiC将获得更大的利益。

在过去的25年里，通信领域取得了飞速的创新和发展。目前，它正在经历5G网络和微微蜂窝的快速增长，以及小型分布式天线、雷达应用、航空空航空航天和国防工具的增长。对于所有这些应用，GaN-on-SiC器件在效率和带宽方面都优于硅，但它们的尺寸要小得多。

SiC带来的进步增加了行业对这种材料的需求。为了加强全球供应(我们的供应量已经占全球总量的60%)，我们宣布了一项10亿美元的产能扩张计划，将在纽约的达勒姆总部和莫霍克山谷建立新的制造工厂。等量产到位，我们公司的产能会比2017年的水平提高30倍。

在过去的25年里，SiC和半导体行业经历了前所未有的变化。展望未来，未来25年将是一个更具革命性的时期。我们期待他们取得突破，这在今天看来是不可能的。能有幸参与到这些改变中来，真的很让人兴奋！同时也期待着即将到来的拓荒时代！