功率半導體的新機遇在哪里？

　　隨著(zhù)功率半導體器件在移動(dòng)通訊、消費電子、新能源交通、發(fā)電與配電領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，“中國智造”時(shí)代的來(lái)臨給功率半導體行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機遇和增長(cháng)動(dòng)力。氮化鎵、碳化硅寬禁帶半導體材料和器件、IGBT、射頻通訊等最新技術(shù)都將推動(dòng)應用市場(chǎng)的快速發(fā)展。

　　蘇州能訊高能半導體有限公司總裁張乃千在“用于4G基站GaN功率放大器”的演講中表示，未來(lái)移動(dòng)通信對于基站而言，需要的頻率更高，更寬的帶寬，更高效率的功率放大器。由于出色的物理特性，氮化鉀射頻設備在功率放大器展示出了出色的特質(zhì)，尤其是在變頻啟動(dòng)到3.5GHZ。氮化鉀主要用在高功率的場(chǎng)合，由于功率密度比較高，每個(gè)環(huán)節都會(huì )產(chǎn)生熱阻，所以散熱是一個(gè)很復雜的問(wèn)題，很多同仁也在不斷的付出努力解決。氮化鉀行業(yè)目前已經(jīng)開(kāi)始用于移動(dòng)基站的功率放大器上。他相信未來(lái)經(jīng)過(guò)大家的共同努力，氮化鉀技術(shù)會(huì )變得越來(lái)越成熟。

　　Skyworks 高級技術(shù)總監David在“Front End Power Management for the Next Generation”的演講中表示，不斷進(jìn)化的單元系統正在驅動(dòng)帶寬更寬，提升波峰因素以及高平均功率。APT和ET架構在一個(gè)廣泛的平均功率上提供了提高系統效率的方法。復雜的ET系統需要重要配置以及刻度要求。聯(lián)合設計的功率管理和PA系統在優(yōu)化性能上遠超ET的效率。

　　廈門(mén)市三安光電科技有限公司研發(fā)副總裁黃博在“三安集成電路砷化鎵與氮化鎵代工技術(shù)”的演講中，介紹了三安光電在砷化鎵與氮化鎵的技術(shù)以及實(shí)現方式，同時(shí)對砷化鎵與氮化鎵的市場(chǎng)進(jìn)行了分析。

　　Veeco Somit Joshi在“用于提高功率器件性能的硅基氮化鎵MOCVD進(jìn)展”的演講中表示，新興的中/高電壓應用在電力供應，替代能源以及數據中心，都需要更高的功率效率，滿(mǎn)足較高的工作溫度以及更小的系統規模。氮化硅在這些參數上遠遠好于硅。隨著(zhù)MOCVD外延生長(cháng)GaN材料在硅襯底的發(fā)展，硅在經(jīng)濟上可行的替代方案已經(jīng)出現。為了滿(mǎn)足系統的產(chǎn)量水平，可靠性和成本目標，行業(yè)需要MOCVD工藝支持優(yōu)異的膜均勻性、運行控制、雜質(zhì)控制、低缺陷、高正常運行時(shí)間的特性。他指出，針對這些要求，Veeco公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出下一代的MOCVD系統基于單芯片架構，具有業(yè)界領(lǐng)先的性能在多個(gè)站點(diǎn)。

　　英飛凌科技香港有限公司工業(yè)功率控制事業(yè)部總監馬國偉的演講標題為“高功率 IGBT的技術(shù)前沿 : 高溫、高密度、便擴容”，他表示，在可再生能源、牽引及輸配電等應用中，不斷提高的功率需求一直在推動(dòng)高功率半導體，特別是IGBT的最大電流規格及電流密度技術(shù)極限，突破芯片電流密度及封裝電流規格需要在 IGBT芯片及封裝技術(shù)兩方面的創(chuàng )新。同時(shí)，他介紹了數項高功率 IGBT芯片及封裝技術(shù)的最新創(chuàng )新。使用 IGBT5芯片及.XT封裝技術(shù)讓 IGBT模塊可以在 Tvjop為 175oC中可靠地工作，或令工作壽命提高十倍。二極管可控逆導型 IGBT (RCDC) 技術(shù)讓 IGBT及二極管的功能可在單芯片上集成，令芯片電流密度提升 33%。最后，以標準化 XHP封裝作簡(jiǎn)便的模塊并聯(lián)，讓模塊的電流規格得到簡(jiǎn)便擴容。

　　中國中車(chē)株洲南車(chē)時(shí)代副總經(jīng)理劉國友的演講標題為“功率半導體技術(shù)助力中國高鐵的快速發(fā)展”他表示，中國幾十年的軌道交通的發(fā)展中，功率半導體對其產(chǎn)生巨大的作用。中國的軌道交通是一個(gè)很復雜的系統，需要適應氣溫，潮濕，高壓等環(huán)境。對于IGBT的可靠性，功率密度性都有著(zhù)很高的要求。軌道交通最核心的是IGBT這樣的全控性功率器件。同時(shí)他表示，目前中車(chē)的IGBT產(chǎn)品在智能電網(wǎng)，軌道交通等領(lǐng)域已有廣泛的應用。目前正在研發(fā)銅金屬化芯片的全銅工藝IGBT模塊，開(kāi)發(fā)智能IGBT將溫度傳感器和電流傳感器集成到IGBT上等。中國作為高鐵發(fā)展的強國，目前中國半導體的發(fā)展可以完成一帶一路的需求。

　　ABB 瑞士-半導體高級銷(xiāo)售經(jīng)理陳馬看在“面向大功率低損耗應用的功率半導體的發(fā)展及趨勢”的演講中表示，HVDC和可再生能源轉換應用對功率半導體不斷提出更高的要求。一方面器件需要有更高的可靠性和魯棒性以確保系統不間斷工作，另一方面它們應該能以低損耗處理更大電流并以高可控性實(shí)現簡(jiǎn)單的系統設計。4500V / 3000A StakPak 壓接式IGBT 新產(chǎn)品的在柔直和直流斷路器中的應用擁有很大的潛力。同時(shí)他介紹了LinPak一種低電感易于實(shí)現無(wú)降額并聯(lián)的全新IGBT 模塊平臺。并表示，SiC是一個(gè)穩定的項目，IGBT和SiC會(huì )有很多的潛能。

　　南京銀茂微電子有限公司總經(jīng)理莊偉東在“碳化硅功率模組之節能應用”的演講中表示，現在許多器件都在導入碳化硅。碳化硅和單晶硅最大的區別，能帶寬度寬，導熱系數是單晶硅的4倍以上等。采用混合型碳化硅模塊性能提升非常明顯，開(kāi)通損耗可以降低50%，二極管本身?yè)p耗可以降低99%。按照目前的碳化硅發(fā)展速度，更大電流的碳化硅模塊會(huì )有更多應用場(chǎng)合。 碳化硅模塊已經(jīng)來(lái)了，對于成本敏感的設計，混合型的碳化硅模塊是一個(gè)不錯的選擇。對于這些焦點(diǎn)技術(shù)，需要更好的封裝技術(shù)，包括高傳熱的設計，這些設計將會(huì )使碳化硅模塊獲得更好的市場(chǎng)機會(huì )。

　　上海華虹宏力部長(cháng)楊繼業(yè)在“促進(jìn)綠色革命—功率分立器件工藝平臺”的演講中表示，華虹宏力是全球最大的8寸功率器件代工廠(chǎng)。擁有超過(guò)14年的功率獨立器件經(jīng)驗。公司提供600-6500V的IGBT解決方案。他指出，IGBT在太陽(yáng)能風(fēng)能，新能源汽車(chē)上應用非常廣泛。北上廣對新能源汽車(chē)提供專(zhuān)用牌照等，可以看出，目前我國對新能源汽車(chē)的推廣的力度的發(fā)展非常大，未來(lái)新能源汽車(chē)必將很有市場(chǎng)前景。純電動(dòng)車(chē)的核心模塊離不開(kāi)IGBT，充電樁的建設也運用了大量的功率器件模塊。到2020年我國年產(chǎn)新能源汽車(chē)預計達200萬(wàn)臺，僅8寸的IGBT的芯片26萬(wàn)片之多，對于產(chǎn)品鏈來(lái)說(shuō)都是很好的機會(huì )。

　　瀚天天成公司研發(fā)副總裁馮淦在“功率半導體碳化硅外延生長(cháng)技術(shù)進(jìn)展”的演講中指出，碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料的典型代表，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和電學(xué)性能。業(yè)內預計，在未來(lái)3-5年內，必將有更多的企業(yè)向市場(chǎng)推出更多種類(lèi)型的SiC功率器件。這也意味著(zhù)全球對SiC材料的需求將迎來(lái)一個(gè)井噴。對于傳統的Si工藝，可以直接通過(guò)擴散或注入的方式在高質(zhì)量的硅襯底上形成不同類(lèi)型的摻雜層，來(lái)實(shí)現器件的功能。但對于SiC來(lái)說(shuō)，很難用擴散的方式來(lái)實(shí)現摻雜。因為即使在1000℃以上的高溫，這些雜質(zhì)在SiC中的擴散系數仍然非常低。因此，SiC器件中的各種類(lèi)型的摻雜結構層就需要用外延的方式來(lái)制作，特別是采用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)來(lái)進(jìn)行外延生長(cháng)。這也就說(shuō)，CVD外延生長(cháng)在整個(gè)SiC的產(chǎn)業(yè)鏈中占有舉足輕重的地位。

　　德國愛(ài)思強股份有限公司電力電子器件副總裁Frank Wischmeyer 博士在“用于高效電力電子半導體器件的GaN和SiC外延生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展”的演講中，表示，約3 / 1的全球能源消耗是基于電力。提高電能的傳輸效率，從源到電網(wǎng)的分布和轉換，以及最終的電力用戶(hù)和設備，可以形成一個(gè)巨大的節能形式。有機材料對于顯示和光伏項目已經(jīng)形成了一定的市場(chǎng)。根據預期，汽車(chē)行業(yè)使用碳化硅在電動(dòng)車(chē)將會(huì )有大有所為的空間。對于外延片來(lái)說(shuō)，材料很值得關(guān)注。他指出，Aixtron改善了AIX G5 + C系統，解決了高收益，高素質(zhì)和高吞吐量的生產(chǎn)GaN基材料在大面積硅片的共同挑戰，通過(guò)完全自動(dòng)化由盒到盒的裝載以及熱反應化學(xué)復位的MOCVD生長(cháng)室。

　　LayTec AG 的市場(chǎng)和銷(xiāo)售總監 Thieme Tom在“原位檢測技術(shù)電力電子制造中的早期探測應用”中，表示半導體制造是要最大程度的提高設備的性能以及壽命。同時(shí)還要確保，每個(gè)晶圓在每次運行中，所有關(guān)鍵參數也都是均勻的。最終的目標是外延工藝收率100%。如何精確的控制的晶圓表面溫度和應變狀態(tài)的層是非常重要的。原味檢測可以讓你知道質(zhì)量如何，可以了解到生長(cháng)的速度，了解到表面的，包括氮化鉀中間層的粗糙程度。

　　豐田汽車(chē)功率電子事業(yè)部總經(jīng)理濱田公守在“將碳化硅功率半導應用于環(huán)保型汽車(chē)”演講中指出，汽車(chē)行業(yè)正在開(kāi)發(fā)一系列的電動(dòng)環(huán)保汽車(chē)來(lái)幫助減少尾氣二氧化碳排放量和實(shí)現能源多樣化?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)作為環(huán)保車(chē)最實(shí)用的類(lèi)型已經(jīng)被市場(chǎng)廣泛接受?；靹?dòng)車(chē)在未來(lái)具有很大的市場(chǎng)。2015年，在日本幾乎所有的相關(guān)的車(chē)都可以實(shí)現電動(dòng)化，到2050年，下一代的車(chē)都可以實(shí)現電力總成。同時(shí)他表示，到2020年，混動(dòng)車(chē)將會(huì )呈現快速增長(cháng)的趨勢。豐田汽車(chē)公司已將高壓系統定位為一種可以應用于所有下一代電動(dòng)環(huán)境友好的汽車(chē)的核心技術(shù)，目前正在努力提高高壓系統組件的性能。由于其低損耗的操作性能，碳化硅功率器件作為高壓系統的關(guān)鍵部件被認為是非常有前途的下一代半導體功率器件，它有助于提高燃油效率，減少尺寸和重量的功率控制單元。