干货满满!2022集邦咨询化合物半导体新应用前瞻分析会圆满落幕
2021-12-08 08:56 [编辑: MiaHuang]

新能源汽车、5G通讯、光伏储能等市场发展方兴未艾,在当中扮演着愈加重要的SiC/GaN等宽禁带半导体材料也成为时下最火热的发展领域之一。在众多应用中,化合物半导体材料被寄予厚望,但实际上产业的发展尚处于起步阶段,产品自身及产业链还需要更进一步的升级。

TrendForce集邦咨询旗下化合物半导体市场、全球半导体观察在深圳福田JW万豪酒店举办“2022集邦咨询化合物半导体新应用前瞻分析会”,与来自不同行业的500多位菁英一起探索产业的发展机遇与挑战,共同展望化合物半导体市场的美好未来。

会议伊始,集邦咨询总经理樊晓莉发表致辞,她向所有参会嘉宾表示欢迎和感谢,并表达了对化合物半导体产业发展的美好祝愿。随后,化合物半导体领域的行业专家与集邦咨询分析师相继发表精彩演讲,演讲精华汇总如下。

集邦咨询总经理 樊晓莉

北京大学

以SiC和GaN为代表的第三代半导体,正支撑起战略性新兴产业的发展,重塑国际半导体产业格局。北京大学沈波教授以《我国第三代半导体技术/产业发展现状和国家十四五科技规划》为题,为大家带来了精彩的演讲。

北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任 沈波

报告中谈到,第三代半导体是支撑 “新基建”和”中国制造的核心技术,其中制成的射频器件事关国家安全和世界战略平衡,是新一代移动通信系统核心部件,而功率器件则是新能源汽车、高铁动力系统、新一代通用电源、电力系统核心部件,另外,基于GaN基LED的半导体照明正显著影响和改变人们的生活方式。

对于国内第三代半导体产业发展,沈波教授指出,全产业链已基本形成, 比较完整,但高端产品(特别是电子器件领域)差距较大,部分高端产品还是空白。国内应致力于从实现“有无” 到解决“能用”和“卡脖子” 问题,实现第三代半导体全产业链能力和水平提升,整体国际同步,局部实现超越。

Wolfspeed

作为SiC和GaN技术领域的领导者,Wolfspeed 产品家族包括了 SiC 材料、功率开关器件、射频器件,针对电动汽车、快速充电、5G、可再生能源和储能、以及航空航天和国防等多种应用。

Wolfspeed华南区销售总监 柯鸿彬

本次会议中,Wolfspeed华南区销售总监柯鸿彬为大家带来了《Powering the Future – 驭动未来》主题报告,他重点讲述了汽车系统中SiC技术的优异表现以及Wolfspeed公司的SiC领先解决方案,例如在22kW双向OBC中,Si方案成本是SiC方案的1.18倍;SiC方案的峰值系统效率更高,能达到97%;以及SiC方案的功率密度也有很大提升,达到约~3kW/L。另外,他还描述到30kW双向电动车充电模块中SiC方案的优势等。

Wolfspeed目前拥有垂直一体化的布局,在全球SiC衬底市场份额中排名第一,其位于美国纽约州Marcy的Mohawk Valley Fab工厂是目前全球最大的SiC制造工厂,实现200mm制程。这一采用领先前沿技术的工厂预计将于2022年初投入使用,届时将大幅扩大公司SiC产能,Wolfspeed正在推进多个产业从Si到SiC的重要转型。Wolfspeed SiC技术凭借着卓越的性能开启新的可能,并将为我们的生活方式带来积极变化。作为SiC技术的先锋引领者,Wolfspeed对于未来的前景激动不已。

晶能光电

晶能光电在硅衬底GaN技术领域已耕耘近二十载,在全球率先实现硅衬底GaN技术在LED领域的产业化和市场应用。

晶能光电外延研发经理 郭啸

本次会议中,晶能光电外延研发经理郭啸为大家带来了《硅衬底氮化镓Mini/Micro LED显示技术发展与未来》主题报告。

MiniLED部分,他重点谈到了晶能光电硅衬底MiniLED 超高清显示屏应用进展和正在开发中的TFFC芯片P0.6—P0.3间距解决方案,以及硅衬底垂直结构MiniLED产品量产规划。

Micro LED部分,他指出,相比成熟的OLED技术,Micro LED显示技术的开发和产业化还存在很多的困难,其中红光LED是Micro LED技术的重大瓶颈之一,开发高效的氮化镓基红光Micro LED成为当务之急。但值得关注的是,2021年9月,晶能光电成功制备红、绿、蓝三基色硅衬底Micro LED阵列,在Micro LED全彩芯片开发上迈出了关键的一步。

从可见光到不可见光,从普通照明到Micro LED新型显示,从发光器件到GaN功率器件,晶能光电专注硅衬底GaN技术,正在给客户提供更有技术含量的产品,从“性价比”提升至“质价比”,为客户创造更大的价值。

ROHM

ROHM作为SiC功率元器件的领军企业之一,拥有垂直一体化的产业布局。ROHM早在2010年开始量产SiC MOSFET,2012年开始供应符合AEC-Q101标准的车载级产品,如今已与国内外汽车企业深度合作。

罗姆公司高级工程师 罗魁

本次罗姆公司高级工程师罗魁为大家带来了《浅谈电动汽车市场的SiC器件应用》主题报告,他重点介绍了SiC在电动汽车主机逆变器/OBC/DC-DC转换器中的应用,以及ROHM公司的下一代SiC-MOSFET和未来的发展战略。

在DC-DC转换器中,除了小型、高效率这一基本需求之外,随着高压化和双向化等需求走向多样化,SiC将大规模应用。而在主机逆变器部分,SiC能通过提高逆变器效率来减少电池装载量,从而降低整车系统成本,但SiC于此也面临着器件/封装技术以及成本等课题。

ROHM公司做出了相应的努力,在器件技术方面实现RonA和SCWT的trade-off改善;封装技术上支持双面散热模块,支持银烧结技术,并开始下一代先进SiC模块的研发;成本上ROHM拥有IDM模式的优势,实现了SUB结晶缺陷减少,以及采用先进的晶圆加工技术和迈向8吋化。

另外,ROHM第四代SiC-MOSFET实现了业界顶级的低导通电阻和高短路耐量,将在日趋激烈的SiC市场中获得更多客户认可,抢占市场份额。对于未来SiC发展战略,ROHM计划在2025年取得全球30%市场份额。

华灿光电

GaN为第三代半导体材料,禁带宽度是Si的3倍,击穿电场是Si的10倍,因此,同样额定电压的GaN开关功率器件的导通电阻比Si器件低3个数量级,具有高转换效率、低导通损耗的特性,开关损耗极低,能够提高系统整体效率,降低系统整体成本。

同时,相同耐压条件下GaN器件尺寸只有Si器件的1/10,大大减小了电路中储能原件如电容、电感的体积,从而成倍地减少设备体积,减少铜等贵重原材料的消耗。

华灿光电副总裁 王江波

在《新应用下GaN技术的发展和挑战》主题报告中,华灿光电副总裁王江波指出,GaN材料成为紫外,蓝光,绿光LED和激光器等光电器件实现的基础,广泛应用于照明,显示,通信,医疗等多个领域。

华灿光电具有十几年GaN相关的外延及芯片(LED)制造经验,在新一代显示用芯片Mini&Micro LED领域,华灿光电处于业内领先地位,在Mini LED领域,合作伙伴涵盖行业内大多数龙头企业,公开披露的包括台湾群创、京东方等知名企业,公司与产业链上下游紧密协同合作,引领新型高端显示产品产业化进程。在Micro 领域,公司中小尺寸产品与战略客户合作取得关键进展,良率稳步提升,满足客户系统验证要求; 大尺寸圆片波长均匀性显著得到提高,公司巨量转移技术与设备厂商以及下游战略客户联合开发,进展顺利。

2020年,华灿光电开始进入GaN电力电子器件领域,产品主要面向移动消费电子终端快速充电器、其他电源设备,云计算大数据服务器中心、通信及汽车应用等领域。目前GaN 电力电子器件外延片已达到国内先进水平,芯片相关工艺完成阶段性开发,6英寸硅基GaN 电力电子器件工艺已通线,100mm栅宽D-Mode器件静态参数已达国际标准。华灿光电预计2022年底推出650V cascode产品,2023年具备批量生产和代工能力。

英诺赛科

凭借优秀的性能,近两年来GaN技术在消费电子市场的发展一路突飞猛进,普及速度十分快,获得越来越来越多品牌客户和消费者的认可。英诺赛科作为国内GaN功率器件的领军企业,已建成中国首条8英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线,也正以其脱颖而出的销售表现引领全球GaN产业发展。

英诺赛科高级经理 贺鹏

本次会议中,英诺赛科高级经理贺鹏带来了《GaN的应用机会及挑战》的主题演讲,报告以碳达峰、碳中和为背景、结合GaN功率器件的优势,聚焦智慧照明、电机驱动、数据中心等领域,展望了未来GaN在电能变换的优势和潜力;同时,对GaN在当前应用中的问题和挑战进行了分析,概述了对应的解决方案及方向。总之,随着技术、应用和行业的发展,GaN功率器件必将在实现“双碳”的道路上大展身手!

作为领先的第三代半导体技术供应商,英诺赛科的IDM全产业链集成制造模式将为客户带来更加高效、高可靠性的产品及解决方案,为氮化镓产业乃至化合物半导体产业发展做出更大的贡献。

AIXTRON

MOCVD设备是化合物半导体外延材料研究和生产的关键设备,AIXTRON (爱思强)是全球领先的MOCVD设备供应商,多年来致力于为量产化合物半导体器件提供高良率的外延技术解决方案。

爱思强副总经理 方子文

本次会议中爱思强副总经理方子文带来了《实现GaN和SiC功率器件产业化的关键MOCVD技术》主题演讲,他表示,在全球电力电子系统革新的大趋势推动下,化合物半导体在未来市场中有非常大的应用场景。SiC在越来越多的汽车应用逐渐获得认可,而GaN正加速渗透进消费市场。

为了实现器件的优良性能,外延层的制备至关重要,方子文博士分析了宽禁带半导体外延批量生产技术的最新进展,包括用于SiC外延的AIX G5 WWC和用于GaN外延的AIX G5+ C批量生产解决方案。AIX G5 WW C MOCVD使用基于经过量产客户验证的AIXTRON行星式反应器平台,并导入全自动化卡匣式(C2C)晶圆传输系统,实现了业内单腔最大片数(8 x 6英寸)及最大产能。它同时提供了灵活的6英寸和4英寸配置,旨在将生产成本压缩到最低,同时保持优良的产品质量。另外,明年爱思强也将会在市场推出8英寸设备。

中国已经成为全球外延设备的主要驱动力量,爱思强自90年代起开始在中国开拓市场,未来爱思强还将继续参与到更多的技术活动中去,为中国带来更多的新技术与新理念,进一步促进化合物半导体市场的发展。

晶湛半导体

近年来,伴随GaN功率器件在消费电子、工业和数据中心以及新能源汽车、智慧交通等领域受到广泛欢迎,高质量GaN外延材料成为行业关注的焦点。晶湛半导体是专门提供 GaN 外延解决方案的外延代工厂,生产的GaN外延片产品涵盖了200V~1200V功率应用,可提供耗尽型与增强型两种结构,并已进行了完备的外延相关专利布局。本次会议中,晶湛半导体高级经理朱钰分享了《应用于功率器件的GaN外延片进展》。

晶湛半导体高级经理 朱钰

自20世纪90年代首个GaN-on-Si HEMT 结构问世以来,由于Si和GaN巨大的材料晶格失配和热失配所导致的外延生长难题就长期困扰业界,因此,大尺寸高质量GaN-on-Si HEMT 外延技术就成为GaN在电力电子领域广泛应用的巨大挑战。

继 2014 年成功推出商用 200mm GaN-on-Si HV HEMT 外延片后,2021年9月,晶湛半导体运用其完全自主知识产权的相关专利技术,优化了AlN成核层和材料应力控制技术,成功攻克12英寸(300mm)无裂纹 GaN-on-Si外延技术,在满足大规模量产和应用所需的漏电要求前提下,成功覆盖200V、650V、1200V等不同击穿电压应用场景需求,厚度不均匀度减小至 0.3%,晶圆翘曲Bow<50μm,为GaN-on-Si外延片导入更加成熟精密的12英寸(300mm) CMOS 工艺线铺平了道路。

青铜剑技术


近年来,随着SiC器件的推陈出新,关于SiC器件应用的研究不断展开,其中驱动技术的研究对于新型半导体器件的应用有着重要意义。

青铜剑技术市场经理张行方

本次会议中,青铜剑技术市场经理张行方为大家带来了《碳化硅驱动技术解析》主题报告,报告中他介绍了SiC与Si器件的差异,相比于Si器件,SiC器件拥有更快的开关速率、更高的dv/dt、更低的开通阈值以及更差的门极负压耐受能力。

鉴于SiC器件开通阈值较低,门极负压耐受能力差,容易出现门极误导通现象,增加米勒钳位电路用于旁路外部门极电阻,能极大降低回路阻抗。另外,为抑制高速开关带来的尖峰电压的影响,需要在输出侧增加尖峰电压抑制电路,来降低震荡进入到芯片的幅值,确保其低于寄生电路的开通阈值,从而有效避免芯片的异常工作。最后他介绍了青铜剑的碳化硅驱动方案、驱动IC、功率半导体器件动态参数测试系统等。

青铜剑技术专注于IGBT、MOSFET和碳化硅等功率半导体器件驱动的研发、生产、销售和服务,产品广泛应用于新能源汽车、轨道交通、新能源发电、工业节能、智能电网等领域,为超过300家客户提供优质的电力电子核心元器件产品和解决方案服务。

集邦咨询

受益于新能源汽车、光伏储能、智能电网、工业自动化等下游应用市场需求的多点爆发,功率半导体市场迎来了此轮高景气周期。宽禁带半导体SiC/GaN将通过突破Si性能极限来开拓功率半导体新市场,也将在部分与Si交叉领域达到更高的性能和更低的系统性成本,是未来功率半导体产业发展的重点方向。

集邦咨询化合物半导体分析师 龚瑞骄

集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄为大家分享了《宽禁带功率半导体市场现状及展望》主题报告,分析了整个行业的发展趋势:SiC正在加速垂直整合,而GaN则形成IDM模式与垂直分工并存的局面。另外,龚瑞骄还讲述了SiC衬底在整个产业中的重要性,国际功率大厂都在向上延伸渗透进材料端,取得SiC衬底资源是进入下一代电动车功率器件的入场门票。他还提到,未来宽禁带半导体将电动车中大规模应用,随着汽车平台高压化趋势愈演愈烈,预估2025年电动车市场对6英寸SiC晶圆需求将达169万片。

沙发论坛

在最后的沙发论坛环节中,集邦咨询研究副总王飞担任主持,与深圳大学半导体制造研究院院长王序进院士、三安集成电路销售总监张翎、 晶能光电外延研发经理郭啸、北方华创华南办事处总经理牛群、高瓴创投运营合伙人吕东风、邑文科技副总经理叶国光,对当前热度超高的话题展开了积极热烈的讨论和诚意满满的分享,为部分化合物半导体业者拨开了迷雾,也贡献了锦囊妙计。

沙发论坛

媒体采访

本次会议,邀请到了不少财经与行业主流媒体,包括凤凰网、证券时报、第一财经、21世纪经济报道、每日经济新闻、财联社、半导体行业观察、电子发烧友、问芯Voice、国际电子商情、电子工程专辑等,同时也对现场讲者进行了深度访谈。

来源:集邦咨询

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