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在同期舉辦的 “功率及化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇” 上,北方華創(chuàng)、英飛凌、華潤微電子等產(chǎn)學(xué)研用領(lǐng)域的頭部機(jī)構(gòu)代表輪番登臺,分享行業(yè)洞見與技術(shù)成果。
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中國:全球最大功率器件消費(fèi)國,貢獻(xiàn) 40% 市場份額
作為 “功率及化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇” 主持人,陜西省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會常務(wù)副理事長兼秘書長何曉寧分享了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。他指出,當(dāng)前功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正迎來黃金發(fā)展期:·市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)容:據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2024 年全球功率半導(dǎo)體市場規(guī)模已達(dá) 530 億美元,近四年復(fù)合增長率約 5%;
·增長潛力進(jìn)一步釋放:隨著第三代半導(dǎo)體材料加速滲透,未來五年全球市場規(guī)模有望以 8% 以上的復(fù)合增長率突破 800 億美元;
·中國地位凸顯:作為全球最大的功率半導(dǎo)體消費(fèi)國,中國貢獻(xiàn)了約 40% 的市場份額,是推動全球產(chǎn)業(yè)增長的核心力量。
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值得關(guān)注的是,化合物半導(dǎo)體作為功率器件的重要組成部分,正成為半導(dǎo)體行業(yè)新的增長引擎。伴隨新能源汽車、可再生能源等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展,以及 5G、AI 技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,化合物半導(dǎo)體市場有望長期保持高速增長態(tài)勢。
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北方華創(chuàng):裝備創(chuàng)新是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的 “基石”
北方華創(chuàng)化合物半導(dǎo)體行業(yè)總裁李仕群以《同芯共贏,以裝備創(chuàng)新推動第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展》為主題進(jìn)行分享。他首先強(qiáng)調(diào),創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用場景正持續(xù)帶動化合物半導(dǎo)體需求升級,并以 800V 高壓平臺為例進(jìn)行說明:在 800V 高壓平臺下,傳統(tǒng)硅基 IGBT 器件的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗顯著上升,直接導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降、成本增加;而碳化硅(SiC)MOSFET 憑借更高的耐壓能力、更低的導(dǎo)通與開關(guān)損耗、更高的工作頻率及熱導(dǎo)率,成為該平臺下的更優(yōu)選擇。
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作為半導(dǎo)體基礎(chǔ)產(chǎn)品領(lǐng)域的核心企業(yè),北方華創(chuàng)深耕半導(dǎo)體裝備、真空及鋰電裝備、精密電子元器件等業(yè)務(wù),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于集成電路、先進(jìn)封裝、半導(dǎo)體照明、第三代半導(dǎo)體、新能源光伏、新型顯示、真空熱處理、新能源鋰電等領(lǐng)域,致力于成為該領(lǐng)域值得信賴的引領(lǐng)者。
李仕群特別指出,裝備是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 “重中之重”。在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域,北方華創(chuàng)已形成完整的設(shè)備矩陣,可提供長晶爐、干法刻蝕設(shè)備、薄膜設(shè)備、爐管設(shè)備、清洗設(shè)備等,為客戶提供覆蓋全流程的工藝解決方案。
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聚焦碳化硅器件制造,其性能表現(xiàn)與制造環(huán)節(jié)的 “均勻性”“穩(wěn)定性” 高度綁定 —— 盡管器件自身電容、導(dǎo)通電阻、閾值電壓等參數(shù)的微小差異,會直接影響開關(guān)損耗、并聯(lián)均流等核心性能,但這類差異的根源不僅與器件設(shè)計(jì)相關(guān),更依賴裝備對工藝的精準(zhǔn)控制。
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為解決這一關(guān)鍵問題,北方華創(chuàng)通過專項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破:例如推動外延設(shè)備從 “水平單片式” 向 “垂直多片式” 迭代,并疊加原位刻蝕、自動打磨功能。其中,原位刻蝕可在不取出晶圓的情況下清除外延層表面雜質(zhì);自動打磨則能減少核心部件損耗,最終使外延層的摻雜均勻性顯著提升,間接縮小器件自身電容的參數(shù)差異,為高性能碳化硅器件量產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
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英飛凌:碳化硅 MOSFET 賦能電力電子系統(tǒng) “高效創(chuàng)新”
英飛凌科技高級技術(shù)總監(jiān)、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳立烽,以《CoolSiC? MOSFET 賦能電力電子系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)》為主題,從應(yīng)用系統(tǒng)視角剖析了碳化硅 MOSFET 的發(fā)展趨勢。?

陳立烽表示,“提升系統(tǒng)效率、性價(jià)比與可靠性” 是電力電子系統(tǒng)永恒的核心需求,而功率器件存在特定的 “甜蜜點(diǎn)”—— 即器件在某一電壓等級、功率密度與應(yīng)用場景下,能同時(shí)實(shí)現(xiàn)效率、成本與可靠性最優(yōu)適配的區(qū)間。這一區(qū)間曾長期由硅基器件(如 IGBT、超級結(jié) MOSFET)定義,而寬禁帶半導(dǎo)體憑借材料特性突破,正重構(gòu)這一核心邏輯。
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他強(qiáng)調(diào),碳化硅 MOSFET 在終端應(yīng)用中的關(guān)鍵,在于精準(zhǔn)找到這一 “甜蜜點(diǎn)”,無論是 AI 服務(wù)器電源還是電機(jī)驅(qū)動場景均是如此。英飛凌的碳化硅 MOSFET 可幫助開發(fā)人員有效提升系統(tǒng)效率、功率密度與可靠性,為應(yīng)用創(chuàng)新提供支撐。
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基于豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與兼容性技術(shù)積累,英飛凌推出了革命性的 CoolSiC? MOSFET 技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。相較于 IGBT、MOSFET 等傳統(tǒng)硅基開關(guān),SiC 功率 MOSFET 具備顯著優(yōu)勢,可為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供最優(yōu)的性能、可靠性與易用性,同時(shí)賦予設(shè)計(jì)人員新的靈活性,助力其實(shí)現(xiàn)前所未有的效率與可靠性水平。此外,高壓 CoolSiC? MOSFET 技術(shù)在反向恢復(fù)特性上也取得了突破性改進(jìn),相關(guān)產(chǎn)品覆蓋 650V、1200V、1700V、2000V 電壓等級,包含分立封裝產(chǎn)品與模塊產(chǎn)品,可滿足不同場景需求。
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陳立烽特別介紹,英飛凌 SiC MOSFET 電源模塊提供多種拓?fù)渑渲?,包括三電平(three-level)、四管(fourpack)、半橋(half-bridge)、六管(sixpack)及升壓(booster)結(jié)構(gòu)。其中,CoolSiC? MOSFET Easy 模塊憑借良好的熱界面、低雜散電感、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 PressFIT 連接技術(shù),在工業(yè)與新能源領(lǐng)域具備突出競爭力。
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華潤微電子:技術(shù)迭代驅(qū)動碳化硅 “替代革命”
華潤微電子重慶有限公司(以下簡稱 “華潤微”)產(chǎn)品線總經(jīng)理馬榮耀,以《SiC MOS 技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動行業(yè)變革》為主題分享時(shí)指出,碳化硅技術(shù)正加速替代硅基 IGBT 與超級結(jié) MOSFET:2024 年全球碳化硅市場規(guī)模已超 300 億元,預(yù)計(jì) 2029 年將達(dá)到 800-1000 億元,市場增長空間廣闊。?

在碳化硅領(lǐng)域的布局上,華潤微作為具備芯片設(shè)計(jì)、掩模制造、晶圓制造、封裝測試全產(chǎn)業(yè)鏈一體化運(yùn)營能力的 IDM(垂直整合制造)半導(dǎo)體企業(yè),目前主營業(yè)務(wù)分為 “產(chǎn)品與方案”“制造與服務(wù)” 兩大板塊。憑借自主的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力與可控的制造過程,華潤微在分立器件及集成電路領(lǐng)域均已形成較強(qiáng)的產(chǎn)品技術(shù)與制造工藝優(yōu)勢,構(gòu)建了先進(jìn)的特色工藝體系與系列化產(chǎn)品線。
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具體到碳化硅業(yè)務(wù)進(jìn)展,馬榮耀介紹:
·產(chǎn)線建設(shè):華潤微擁有國內(nèi)首條 6 英寸 SiC 晶圓產(chǎn)線,目前已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn),并具備進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)的能力;
·產(chǎn)品落地:SiC JBS G3 與 SiC MOS G2 產(chǎn)品已完成系列化開發(fā)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),整體性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平,正圍繞新能源汽車、充電樁、光儲逆變、數(shù)據(jù)中心電源、工業(yè)電源等領(lǐng)域全面推廣上量;
·車規(guī)突破:針對車載 OBC(車載充電機(jī))、DC-DC 轉(zhuǎn)換器、車載空壓機(jī)、主驅(qū)逆變等場景的多款車規(guī)級 SiC MOS 及模塊,均已完成樣品開發(fā),并進(jìn)入行業(yè)頭部客戶的測試認(rèn)證與量產(chǎn)導(dǎo)入階段;
·技術(shù)迭代:SiC MOS G3、G4 平臺正同步研發(fā),目前已啟動 G4 平臺產(chǎn)品的系列化工作,以滿足更高效率應(yīng)用場景的需求。
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馬榮耀強(qiáng)調(diào),華潤微正持續(xù)加大 SiC 平臺研發(fā)投入,重點(diǎn)聚焦 “提升產(chǎn)品可靠性、降低缺陷率與比導(dǎo)通電阻(Rsp)” 三大方向,旨在增強(qiáng)在中高端市場的核心競爭力。他在分享中還提及華潤微產(chǎn)品與國內(nèi)某廠商產(chǎn)品的對比數(shù)據(jù):在均流能力、寄生電感、系統(tǒng)效率等關(guān)鍵指標(biāo)上,華潤微的碳化硅產(chǎn)品表現(xiàn)更為出色。
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