躋身第三代半導體市場(chǎng) ST助力全球碳中和

　　隨著(zhù)第三代半導體的工藝越來(lái)越成熟和穩定，應用在工業(yè)和電動(dòng)汽車(chē)上的產(chǎn)品也變得多樣化。作為半導體行業(yè)中的佼佼者，意法半導體同樣重視第三代半導體帶來(lái)的優(yōu)勢作用，推出了有關(guān)氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）的一系列產(chǎn)品，有力地推動(dòng)了第三代半導體在電動(dòng)汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域上的應用發(fā)展。2022年2月意法半導體召開(kāi)媒體交流會(huì )，介紹了意法半導體在全球碳中和理念的背景下，如何通過(guò)創(chuàng )新技術(shù)和推出新的產(chǎn)品系列，為世界控制碳排放做出貢獻。

　　據調查，工業(yè)領(lǐng)域中將電力利用效率提升1%，就能節約95.6億千瓦時(shí)的能源。這意味著(zhù)節約了15個(gè)核電站的發(fā)電量、減排3200萬(wàn)噸二氧化碳，或者是數千桶的石油。

　　意法半導體汽車(chē)和分立器件產(chǎn)品部(ADG)執行副總裁，功率晶體管事業(yè)部總經(jīng)理Edoardo MERLI表示：“可持續發(fā)展一直是根植于我們企業(yè)文化的核心理念，ST早就宣布要在2027年成為一家可持續發(fā)展的企業(yè)，也就是在2027年實(shí)現企業(yè)的碳中和?！?/p>

ST進(jìn)入第三代半導體雙賽道

　　ST擁有多項新能源科技，其寬禁帶技術(shù)已經(jīng)催生出一系列相關(guān)應用。電力科技對實(shí)現高效用能與節能降耗起著(zhù)關(guān)鍵作用，其中的重點(diǎn)就是碳化硅和氮化鎵這兩種新材料，如圖所示，它們有比起普通硅材料更好的效能。

　　寬禁帶半導體擁有工作電壓高、開(kāi)關(guān)速度快、工作溫度高、導通電阻低、產(chǎn)生熱量少、耗散功率低、能效高這些優(yōu)勢，節能效果非常出色。整條電力轉換鏈，從發(fā)電側開(kāi)始，經(jīng)過(guò)輸配電、儲電和變流，再到最終的用電側也就是終端用戶(hù)。毫無(wú)疑問(wèn)，以碳化硅和氮化鎵為主的全新電力科技能夠在整條電力轉換鏈的各個(gè)環(huán)節發(fā)揮作用，做出卓有成效的貢獻。

　　碳化硅與氮化鎵導體能夠滿(mǎn)足的需求略有不同，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是帶來(lái)更強的電能。碳化硅能夠提升開(kāi)關(guān)頻率，氮化鎵消耗的電能更少。

碳化硅提升效率

　　Edoardo MERLI向記者介紹了意法半導體在碳化硅應用中涵蓋包括汽車(chē)制造、工業(yè)應用等領(lǐng)域。以電動(dòng)汽車(chē)制造為例，碳化硅可用于制造牽引逆變器、充電樁、DC-DC轉換器等配套設備，這些能夠帶來(lái)更長(cháng)的行駛里程、車(chē)輛自重的減輕等優(yōu)勢。

　　除此之外當然還有性能更強的電動(dòng)汽車(chē)充電站，碳化硅能夠加快充電速度，縮短充電時(shí)間，從而促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的推廣和普及。

　　碳化硅的工業(yè)應用還包括提高服務(wù)器和數據云存儲器的供電效率，此外還可應用于自動(dòng)化的工業(yè)驅動(dòng)電機制造，碳化硅能夠讓設備體積、尺寸和重量減小，最終會(huì )降低用戶(hù)總體成本，而在可再生能源、太陽(yáng)能電站、風(fēng)車(chē)和服務(wù)器供電站等領(lǐng)域也有同樣作用。

　　碳化硅逆變器相比IGBT逆變器的優(yōu)勢，包括總芯片面積、開(kāi)關(guān)損耗、總損耗和結溫，更好的溫度管理、充電速度的明顯提升。

　　意法半導體CEO Jean-Marc Chery曾經(jīng)講過(guò)，“ST的目標是2024年在碳化硅領(lǐng)域做到10億美元的年度盈利，包括晶體管、二極管和電力模塊。我們希望與各行各業(yè)展開(kāi)合作，包括所有汽車(chē)制造和工業(yè)界的一線(xiàn)OEM廠(chǎng)商，目前已有超過(guò)90個(gè)項目正在與這些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)共同合作?！?/p>

氮化鎵推出新品

　　近日意法半導體新發(fā)布PowerGaN解決方案，其中大部分是面向消費者的解決方案。利用氮化鎵材料大小只有過(guò)去材料的1/4，重量只有1/3，功率提升50%，能耗降低20%。目前意法半導體利用氮化鎵技術(shù)生產(chǎn)的100V到650V各類(lèi)產(chǎn)品將會(huì )陸續出爐。

　　對于意法半導體在氮化鎵未來(lái)產(chǎn)品規劃路線(xiàn)上時(shí)，Edoardo Merli表示，“在氮化鎵方面，意法半導體將繼續推廣PowerGaN，并在其路線(xiàn)圖中輸入電壓從650V開(kāi)始的G-FET、G-DRIVE和G-HEMT產(chǎn)品。在在現有的G-HEMT產(chǎn)品中，公司又將增加100V產(chǎn)品，進(jìn)一步擴大氮化鎵產(chǎn)品組合，增加導通電阻不同的晶體管產(chǎn)品。意法半導體還繼續推廣MasterGaN系統級封裝。像碳化硅產(chǎn)品一樣，意法半導體的氮化鎵產(chǎn)品也采用各種封裝，例如，QFN等分立封裝，以及可以集成電池的新封裝STLISI。公司將繼續研究嵌入式裸片封裝技術(shù)，以便進(jìn)一步提高封裝的集成度。此外，到年底還將推出第一款GaN射頻晶體管產(chǎn)品?！?/p>

　　最后，EdoardoMERLI表示，“意法半導體在汽車(chē)制造和工業(yè)界已經(jīng)將碳化硅的應用提上日程，同時(shí)也已進(jìn)入大規模量產(chǎn)階段。我們目前處在這一市場(chǎng)的先驅地位，正在創(chuàng )新碳化硅的應用。我們也在持續不斷地在新興科技和生產(chǎn)線(xiàn)改良進(jìn)行投入，以便應對未來(lái)海量的、不斷增長(cháng)的市場(chǎng)需求。氮化鎵在市場(chǎng)上進(jìn)行大規模普及可能要稍晚一些，因為要等到技術(shù)成熟，但碳化硅已有非常廣泛的應用范圍。我們已在碳化硅市場(chǎng)排名前列，未來(lái)也會(huì )朝著(zhù)這一方向不斷探索?！?/p>