巨頭論道：功率半導體的發(fā)展新機遇

    隨著功率半導體器件在移動通訊、消費電子、新能源交通、發(fā)電與配電領域發(fā)揮著越來越重要的作用，“中國智造”時代的來臨給功率半導體行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇和增長動力。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都將推動應用市場的快速發(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，未來移動通信對于基站而言，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)，尤其是在變頻啟動到3.5GHZ。氮化鉀主要用在高功率的場合，由于功率密度比較高，每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生熱阻，所以散熱是一個很復雜的問題，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)開始用于移動基站的功率放大器上。他相信未來經(jīng)過大家的共同努力，氮化鉀技術會變得越來越成熟。

    Skyworks 高級技術總監(jiān)David在“Front End Power Management for the Next Generation”的演講中表示，不斷進化的單元系統(tǒng)正在驅(qū)動帶寬更寬，提升波峰因素以及高平均功率。APT和ET架構(gòu)在一個廣泛的平均功率上提供了提高系統(tǒng)效率的方法。復雜的ET系統(tǒng)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(tǒng)在優(yōu)化性能上遠超ET的效率。

    廈門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”的演講中，介紹了三安光電在砷化鎵與氮化鎵的技術以及實現(xiàn)方式，同時對砷化鎵與氮化鎵的市場進行了分析。

    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(shù)據(jù)中心，都需要更高的功率效率，滿足較高的工作溫度以及更小的系統(tǒng)規(guī)模。氮化硅在這些參數(shù)上遠遠好于硅。隨著MOCVD外延生長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(xiàn)。為了滿足系統(tǒng)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、高正常運行時間的特性。他指出，針對這些要求，Veeco公司已經(jīng)開發(fā)出下一代的MOCVD系統(tǒng)基于單芯片架構(gòu)，具有業(yè)界領先的性能在多個站點。

    英飛凌科技香港有限公司工業(yè)功率控制事業(yè)部總監(jiān)馬國偉的演講標題為“高功率 IGBT的技術前沿 : 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高功率半導體，特別是IGBT的最大電流規(guī)格及電流密度技術極限，突破芯片電流密度及封裝電流規(guī)格需要在 IGBT芯片及封裝技術兩方面的創(chuàng)新。同時，他介紹了數(shù)項高功率 IGBT芯片及封裝技術的最新創(chuàng)新。使用 IGBT5芯片及.XT封裝技術讓 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封裝作簡便的模塊并聯(lián)，讓模塊的電流規(guī)格得到簡便擴容。

    中國中車株洲南車時代副總經(jīng)理劉國友的演講標題為“功率半導體技術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很復雜的系統(tǒng)，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。同時他表示，目前中車的IGBT產(chǎn)品在智能電網(wǎng)，軌道交通等領域已有廣泛的應用。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(zhuǎn)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(tǒng)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現(xiàn)簡單的系統(tǒng)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。同時他介紹了LinPak一種低電感易于實現(xiàn)無降額并聯(lián)的全新IGBT 模塊平臺。并表示，SiC是一個穩(wěn)定的項目，IGBT和SiC會有很多的潛能。

    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(jié)能應用”的演講中表示，現(xiàn)在許多器件都在導入碳化硅。碳化硅和單晶硅最大的區(qū)別，能帶寬度寬，導熱系數(shù)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，開通損耗可以降低50%，二極管本身損耗可以降低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有更多應用場合。 碳化硅模塊已經(jīng)來了，對于成本敏感的設計，混合型的碳化硅模塊是一個不錯的選擇。對于這些焦點技術，需要更好的封裝技術，包括高傳熱的設計，這些設計將會使碳化硅模塊獲得更好的市場機會。

    上海華虹宏力部長楊繼業(yè)在“促進綠色革命—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。擁有超過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在太陽能風能，新能源汽車上應用非常廣泛。北上廣對新能源汽車提供專用牌照等，可以看出，目前我國對新能源汽車的推廣的力度的發(fā)展非常大，未來新能源汽車必將很有市場前景。純電動車的核心模塊離不開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)新能源汽車預計達200萬臺，僅8寸的IGBT的芯片26萬片之多，對于產(chǎn)品鏈來說都是很好的機會。

    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技術進展”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、化學和電學性能。業(yè)內(nèi)預計，在未來3-5年內(nèi)，必將有更多的企業(yè)向市場推出更多種類型的SiC功率器件。這也意味著全球?qū)�SiC材料的需求將迎來一個井噴。對于傳統(tǒng)的Si工藝，可以直接通過擴散或注入的方式在高質(zhì)量的硅襯底上形成不同類型的摻雜層，來實現(xiàn)器件的功能。但對于SiC來說，很難用擴散的方式來實現(xiàn)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(shù)仍然非常低。因此，SiC器件中的各種類型的摻雜結(jié)構(gòu)層就需要用外延的方式來制作，特別是采用化學氣相沉積（CVD）技術來進行外延生長。這也就說，CVD外延生長在整個SiC的產(chǎn)業(yè)鏈中占有舉足輕重的地位。

    德國愛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)技術的進一步發(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(zhuǎn)換，以及最終的電力用戶和設備，可以形成一個巨大的節(jié)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。根據(jù)預期，汽車行業(yè)使用碳化硅在電動車將會有大有所為的空間。對于外延片來說，材料很值得關注。他指出，Aixtron改善了AIX G5 + C系統(tǒng)，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(zhàn)，通過完全自動化由盒到盒的裝載以及熱反應化學復位的MOCVD生長室。

    LayTec AG 的市場和銷售總監(jiān) Thieme Tom在“原位檢測技術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。同時還要確保，每個晶圓在每次運行中，所有關鍵參數(shù)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”演講中指出，汽車行業(yè)正在開發(fā)一系列的電動環(huán)保汽車來幫助減少尾氣二氧化碳排放量和實現(xiàn)能源多樣化。混合動力汽車作為環(huán)保車最實用的類型已經(jīng)被市場廣泛接受。混動車在未來具有很大的市場。2015年，在日本幾乎所有的相關的車都可以實現(xiàn)電動化，到2050年，下一代的車都可以實現(xiàn)電力總成。同時他表示，到2020年，混動車將會呈現(xiàn)快速增長的趨勢。豐田汽車公司已將高壓系統(tǒng)定位為一種可以應用于所有下一代電動環(huán)境友好的汽車的核心技術，目前正在努力提高高壓系統(tǒng)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(tǒng)的關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。<