巨頭論道：功率半導體的發展新機遇

    隨著功率半導體器件在移動通訊、消費電子、新能源交通、發電與配電領域發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帶來新的發展機遇和增長動力。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，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，每個環節都會產生熱阻，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。氮化鉀行業目前已經開始用于移動基站的功率放大器上。他相信未來經過大家的共同努力，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正在驅動帶寬更寬，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。聯合設計的功率管理和PA系統在優化性能上遠超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，替代能源以及數據中心，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規模。氮化硅在這些參數上遠遠好于硅。隨著MOCVD外延生長GaN材料在硅襯底的發展，硅在經濟上可行的替代方案已經出現。為了滿足系統的產量水平，可靠性和成本目標，行業需要MOCVD工藝支持優異的膜均勻性、運行控制、雜質控制、低缺陷、高正常運行時間的特性。他指出，針對這些要求，Veeco公司已經開發出下一代的MOCVD系統基于單芯片架構，具有業界領先的性能在多個站點。

    英飛凌科技香港有限公司工業功率控制事業部總監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的最大電流規格及電流密度技術極限，突破芯片電流密度及封裝電流規格需要在 IGBT芯片及封裝技術兩方面的創新。同時，他介紹了數項高功率 IGBT芯片及封裝技術的最新創新。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，讓模塊的電流規格得到簡便擴容。

    中國中車株洲南車時代副總經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展”他表示，中國幾十年的軌道交通的發展中，功率半導體對其產生巨大的作用。中國的軌道交通是一個很復雜的系統，需要適應氣溫，潮濕，高壓等環境。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產品在智能電網，軌道交通等領域已有廣泛的應用。目前正在研發銅金屬化芯片的全銅工藝IGBT模塊，開發智能IGBT將溫度傳感器和電流傳感器集成到IGBT上等。中國作為高鐵發展的強國，目前中國半導體的發展可以完成一帶一路的需求。

    ABB 瑞士-半導體高級銷售經理陳馬看在“面向大功率低損耗應用的功率半導體的發展及趨勢”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現簡單的系統設計。4500V / 3000A StakPak 壓接式IGBT 新產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無降額并聯的全新IGBT 模塊平臺。并表示，SiC是一個穩定的項目，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，對于產品鏈來說都是很好的機會。

    瀚天天成公司研發副總裁馮淦在“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，具有優異的物理、化學和電學性能。業內預計，在未來3-5年內，必將有更多的企業向市場推出更多種類型的SiC功率器件。這也意味著全球對SiC材料的需求將迎來一個井噴。對于傳統的Si工藝，可以直接通過擴散或注入的方式在高質量的硅襯底上形成不同類型的摻雜層，來實現器件的功能。但對于SiC來說，很難用擴散的方式來實現摻雜。因為即使在1000℃以上的高溫，這些雜質在SiC中的擴散系數仍然非常低。因此，SiC器件中的各種類型的摻雜結構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的產業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外延生產技術的進一步發展”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，從源到電網的分布和轉換，以及最終的電力用戶和設備，可以形成一個巨大的節能形式。有機材料對于顯示和光伏項目已經形成了一定的市場。根據預期，汽車行業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，解決了高收益，高素質和高吞吐量的生產GaN基材料在大面積硅片的共同挑戰，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 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的層是非常重要的。原味檢測可以讓你知道質量如何，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部總經理濱田公守在“將碳化硅功率半導應用于環保型汽車”演講中指出，汽車行業正在開發一系列的電動環保汽車來幫助減少尾氣二氧化碳排放量和實現能源多樣化。混合動力汽車作為環保車最實用的類型已經被市場廣泛接受。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電動化，到2050年，下一代的車都可以實現電力總成。同時他表示，到2020年，混動車將會呈現快速增長的趨勢。豐田汽車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環境友好的汽車的核心技術，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。<