值此之際，TrendForce集邦咨詢于6月15日在在深圳福田JW萬豪酒店成功舉辦“2023集邦咨詢第三代半導(dǎo)體前沿趨勢(shì)研討會(huì)”，匯聚了海內(nèi)外第三代半導(dǎo)體先進(jìn)企業(yè)代表，以及科研院校和媒體界的眾多菁英，共同探討第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，展望未來?，F(xiàn)場(chǎng)座無虛席，與會(huì)者熱情高漲，映射了第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的繁榮景象。
會(huì)議伊始，集邦咨詢總經(jīng)理樊曉莉女士發(fā)表致辭，她向所有參會(huì)嘉賓及線上的聽眾表示誠摯的歡迎和衷心的感謝，并表達(dá)了對(duì)的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好祝愿。隨后，第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的行業(yè)專家與集邦咨詢分析師相繼發(fā)表精彩演講，演講精華匯總?cè)缦隆?/p>
北京大學(xué)
以GaN、SiC為代表的第三代半導(dǎo)體有許多不可替代的優(yōu)異性質(zhì)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是國家重大需求和國際高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，正處于產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵窗口期，因此受到了學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、中央和地方政府，甚至金融投資界的高度重視。
第三代半導(dǎo)體材料和器件在光電子、射頻電子和功率電子領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，且有其不可替代性。
我國在上述三個(gè)領(lǐng)域均建立了較為完整的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居世界第一，但整體上第三代半導(dǎo)體技術(shù)與國際頂尖水平還有3-5年的差距。
可喜的是，國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在研發(fā)與產(chǎn)業(yè)兩個(gè)領(lǐng)域皆有了實(shí)質(zhì)性的突破。其中，科研機(jī)構(gòu)領(lǐng)域已具備全創(chuàng)新鏈研發(fā)能力，而第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成, 布局比較完整。并且，科研院校與企業(yè)之間的合作也更加緊密了，未來有望加速研發(fā)成果的轉(zhuǎn)化。
北京大學(xué)多年來在GaN基第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)取得了重要的成果，并在開始實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。近年來在Si襯底上GaN材料外延和功率電子器件研制上取得了在國內(nèi)外有一定影響的成果，正在全力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
北京大學(xué)教授、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心主任 沈波
華燦光電
在手機(jī)、計(jì)算機(jī)的帶動(dòng)下，GaN快充市場(chǎng)發(fā)揮出巨大的市場(chǎng)營銷能力，尤其以65W-100W為主流。2023年，隨著更多廠商的積極投入，GaN的市場(chǎng)關(guān)注度進(jìn)一步提高，帶動(dòng)了3C電源、數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車、光伏儲(chǔ)能等相關(guān)廠家的驗(yàn)證使用。
然而，GaN目前也處于發(fā)展的萌芽期，仍面臨同質(zhì)襯底生長、可靠性不佳等技術(shù)問題，限制了生產(chǎn)良率和商用化發(fā)展。其中，GaN器件特性由外延結(jié)構(gòu)決定，器件的可靠性則與材料質(zhì)量緊密相關(guān)。目前，GaN襯底仍在開發(fā)中，市場(chǎng)上尚未有成熟的GaN襯底，只能使用硅和藍(lán)寶石等異質(zhì)接面襯底，而這些導(dǎo)致了GaN器件特性不佳。
自2020年進(jìn)入GaN電力電子領(lǐng)域以來，華燦光電依托其在LED芯片在GaN材料和器件領(lǐng)域的積累，積極展開技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)。在自有外延方面，華燦光電于2022年啟動(dòng)了6英寸藍(lán)寶石襯底研發(fā)，初步完成650V GaN-on-Si for D-mode＆E-mode的外延片研發(fā)和流片。在器件方面，完成了650V GaN產(chǎn)品的小批量出樣和測(cè)試，650V GaN HEMT和demo board出樣。
按照計(jì)劃，華燦光電的GaN產(chǎn)品將逐步從650V向900V，再到1200V的路徑發(fā)展，并會(huì)規(guī)劃低壓產(chǎn)品以擴(kuò)充產(chǎn)品線。
華燦光電 氮化鎵電力電子研發(fā)總監(jiān) 邱紹諺
英諾賽科
功率半導(dǎo)體是能源電子的核心支撐，隨著終端應(yīng)用要求的升級(jí)，功率半導(dǎo)體技術(shù)持續(xù)迭代，更多先進(jìn)的材料逐漸崛起。其中，GaN在經(jīng)過多年的技術(shù)積累和市場(chǎng)驗(yàn)證后，性能、成本、供應(yīng)、應(yīng)用生態(tài)及可靠性等各方面的優(yōu)勢(shì)開始顯現(xiàn)，可以說，屬于GaN的時(shí)代來了。
近年來，GaN已經(jīng)開始從低功率消費(fèi)電子市場(chǎng)轉(zhuǎn)向高功率數(shù)據(jù)中心、光伏逆變器、汽車、通信電源等市場(chǎng)，這些應(yīng)用對(duì)功率密度、能效、開關(guān)頻率、熱管理、可靠性及尺寸等都提出了更高的要求，而GaN因具備寬禁帶、高頻率、低損耗、抗輻射強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，正好滿足了各種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高效率、低能耗、高性價(jià)比的要求。
面對(duì)前景廣闊的功率應(yīng)用市場(chǎng)以及愈加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，GaN廠商在產(chǎn)品性能和產(chǎn)能供應(yīng)方面的競(jìng)爭(zhēng)力尤其關(guān)鍵。英諾賽科作為全球少數(shù)擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈的GaN IDM企業(yè)，在核心技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)能供應(yīng)穩(wěn)定及規(guī)模成本方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已在消費(fèi)電子、光伏儲(chǔ)能、汽車、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域取得開創(chuàng)性的成果。目前，英諾賽科的InnoGaN氮化鎵功率器件已覆蓋高壓、低壓等全電壓范圍，GaN芯片出貨量已超1.7億顆。
英諾賽科 產(chǎn)品應(yīng)用總監(jiān) 鄒艷波
納設(shè)智能
外延生長是碳化硅器件制造的核心環(huán)節(jié)，其外延質(zhì)量和缺陷率將直接影響著器件的性能和良率，碳化硅外延生產(chǎn)成本約占碳化硅器件總體成本的23%。因此，外延設(shè)備及其制備技術(shù)起到了關(guān)鍵的作用。
現(xiàn)階段，碳化硅外延層的制備方法主要以化學(xué)氣相沉積（CVD）為主，其中，CVD法具有可以精確控制外延膜厚度和摻雜濃度、缺陷較少、生長速度適中、過程可自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前已經(jīng)成功商業(yè)化的碳化硅外延技術(shù)。
目前，碳化硅本土產(chǎn)業(yè)化時(shí)代已經(jīng)到來，快速發(fā)展的下游應(yīng)用極劇拉動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中，納設(shè)智能開發(fā)了中國首臺(tái)完全自主創(chuàng)新的碳化硅外延CVD設(shè)備，具備工藝可調(diào)性高、耗材成本低、維護(hù)頻率低等優(yōu)點(diǎn)，助力了碳化硅關(guān)鍵設(shè)備的本土化發(fā)展。自2021年第一臺(tái)設(shè)備出廠，截至目前，納設(shè)智能已與10+客戶簽署銷售合同，已獲150+臺(tái)訂單。
納設(shè)智能 CEO 陳炳安博士
國星光電
SIP（系統(tǒng)級(jí)封裝）技術(shù)是通過將多個(gè)裸片及無源器件整合在單個(gè)封裝體內(nèi)的集成電路封裝技術(shù)。在后摩爾時(shí)代，SIP技術(shù)可以幫助芯片成品增加集成度、減小體積并降低功耗，應(yīng)用市場(chǎng)廣泛覆蓋消費(fèi)電子、無線電子、汽車電子、醫(yī)療電子、云計(jì)算及工業(yè)控制等。
GaN的本質(zhì)是一個(gè)開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)特定的功能離不開對(duì)GaN開關(guān)管的控制，而控制行為在電路中屬于邏輯部分，將邏輯電路和功率電路進(jìn)行合封是一個(gè)很高難度的挑戰(zhàn)?；赟IP封裝的GaN解決方案能夠助力LED驅(qū)動(dòng)電源在性能和成本上進(jìn)一步升級(jí)。
面向LED應(yīng)用下游，GaN正在掀起LED驅(qū)動(dòng)電源領(lǐng)域的新浪潮。在此背景下，國星光電旨在做一顆具備特定功能的GaN開關(guān)器件，幫助簡(jiǎn)化開關(guān)電路。
目前，公司已開發(fā)出多款基于SIP封裝的GaN-IC產(chǎn)品，并配套開發(fā)出相應(yīng)的GaN驅(qū)動(dòng)方案，可在LED照明驅(qū)動(dòng)電源、LED顯示器驅(qū)動(dòng)電源、墻體插座快充、移動(dòng)排插快充等領(lǐng)域得以應(yīng)用。依托成熟且強(qiáng)有力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，未來公司GaN產(chǎn)品將在SIP封裝這條路上走得更遠(yuǎn)，助推LED驅(qū)動(dòng)電源行業(yè)的升級(jí)。
國星光電研究院三代半研發(fā)總監(jiān) 成年斌
天科合達(dá)
在雙碳建設(shè)驅(qū)動(dòng)的能源革命大潮下，新能源汽車、光伏儲(chǔ)能等市場(chǎng)呈現(xiàn)大幅成長的趨勢(shì)。在綠色生態(tài)鏈中，SiC發(fā)揮著重要作用，也面臨著更為嚴(yán)苛的要求。
其中，SiC襯底作為價(jià)值最重、工藝難度和門檻最高的環(huán)節(jié)，面臨著較大的挑戰(zhàn)。就成本來說，襯底成本占據(jù)整個(gè)產(chǎn)品制作的50%左右，也因此，8英寸襯底因有效利用率高，有助于產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)，已成為SiC領(lǐng)域的“兵家必爭(zhēng)之地”。
近年來，8英寸襯底產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展快車道，國際器件廠均有重要布局。而我國在SiC領(lǐng)域推出了許多扶植政策，進(jìn)一步推動(dòng)了國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自立自強(qiáng)，SiC產(chǎn)業(yè)鏈也因此受益。在此背景下，國內(nèi)已有約10家企業(yè)在8英寸襯底領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，如天科合達(dá)。
天科合達(dá)于2022年成功對(duì)外發(fā)布了8英寸襯底，目前各項(xiàng)指標(biāo)均處于行業(yè)領(lǐng)先水平，目前產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了小批量供貨。產(chǎn)業(yè)布局上，天科合達(dá)的業(yè)務(wù)已涵蓋SiC單晶生長設(shè)備制造、SiC原料合成、襯底制備和外延生長。未來，伴隨著控股公司重投天科項(xiàng)目的投產(chǎn)，天科合達(dá)的產(chǎn)線布局也將更加完整。
天科合達(dá) 研發(fā)總監(jiān) 婁艷芳
芯聚能
隨著全球節(jié)能減碳計(jì)劃的推廣、消費(fèi)需求的升級(jí)及汽車電氣化進(jìn)程的提速，車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體需求逐漸攀升，而第三代半導(dǎo)體SiC材料因具備禁帶寬、熱導(dǎo)率、飽和電子漂移速率及抗輻射性能高，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，近年來備受青睞。
在電動(dòng)汽車上，SiC器件的主要應(yīng)用場(chǎng)景包含OBC、車載空調(diào)、主驅(qū)逆變器。鑒于車載要求小體積、輕量化、高效率、高可靠性，OBC應(yīng)用可以較好地呈現(xiàn)出SiC的價(jià)值。
隨著電動(dòng)汽車架構(gòu)加速邁向800V電壓平臺(tái)，傳統(tǒng)的硅基功率器件方案很難滿足純電車對(duì)能耗的要求，并且電動(dòng)汽車中空調(diào)系統(tǒng)的能耗占比較高，僅次于動(dòng)力能耗，所以SiC MOSFET將成為電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)控制器的首選方案；同時(shí)，SiC MOSFET用在主逆變器中，有助于800V平臺(tái)車型總體效率提高6-8%。
芯聚能SiC產(chǎn)品在電動(dòng)汽車客戶認(rèn)證進(jìn)度上已實(shí)現(xiàn)國內(nèi)領(lǐng)先，2022年車規(guī)級(jí)模塊累計(jì)上車超過1萬塊，累計(jì)交付超過5萬塊。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同上，芯聚能已與策略伙伴形成了從襯底材料、晶圓和芯片、封裝和模塊到電驅(qū)控制充電系統(tǒng)的垂直聯(lián)動(dòng)，優(yōu)勢(shì)將逐漸凸顯。
芯聚能 高級(jí)總監(jiān) 王亞哲
Wolfspeed
在汽車電氣化、可再生能源發(fā)展及數(shù)字化大潮下，新能源汽車、工業(yè)、軌道交通及通訊基站等高壓高功率應(yīng)用對(duì)功率半導(dǎo)體器件提出了更高的要求，而傳統(tǒng)硅基功率半導(dǎo)體器件的電能變換效率已經(jīng)達(dá)到理論極限，因此，SiC等第三代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用潛力逐漸被挖掘。
相比硅基功率半導(dǎo)體，SiC功率器件能夠?qū)崿F(xiàn)更低的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，轉(zhuǎn)換效率更高，有利于光伏逆變器、服務(wù)器電源、汽車充電樁等提升系統(tǒng)效率，減少系統(tǒng)體積和重量，節(jié)省系統(tǒng)成本。而隨著800V汽車架構(gòu)平臺(tái)等更高壓應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，更高壓SiC功率器件的需求也逐漸增長。在此背景下，1200V SiC MOSFET開始嶄露頭角。
Wolfspeed作為SiC功率器件頭部廠商，已推出第三代 SiC MOSFET產(chǎn)品，可提供優(yōu)異的性能和可靠性，能夠充分滿足工業(yè)、能源、汽車等眾多應(yīng)用的要求，賦能新能源領(lǐng)域應(yīng)用的創(chuàng)新和優(yōu)化。目前，其1200V SiC MOSFET產(chǎn)品已拓展了車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、充電樁、燃料電池、光伏逆變器等應(yīng)用，助力提升系統(tǒng)效率和功率密度，比如，基于Wolfspeed 1200V SiC MOSFET的DC-DC轉(zhuǎn)換器，效率可提升到98.5%。
Wolfspeed 高級(jí)應(yīng)用工程師 陳建龍
爍科晶體
SiC具備耐高壓、耐高溫、高頻率、大電流、低損耗等特性，在電動(dòng)汽車、充電樁、光伏儲(chǔ)能、軌道交通及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。
然而，SiC目前仍處于初步發(fā)展階段，還有一系列難題亟待解決。其中，SiC單晶的制備一直是全球性技術(shù)難題，比如需要應(yīng)對(duì)點(diǎn)線面體多種缺陷問題；而高穩(wěn)定性的晶體生長工藝是其中最核心的技術(shù)，物理氣相傳輸法則是目前成熟高、可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的SiC單晶生長方法。
材料方面，8英寸襯底具有更高的芯片利用面積和更低的成本等優(yōu)勢(shì)，將改變市場(chǎng)格局。目前國內(nèi)外廠商均在積極布局，國內(nèi)方面，未來有望在產(chǎn)業(yè)鏈上下游的深度協(xié)同合作下，加速原材料國產(chǎn)替代的進(jìn)程。
作為主力軍之一，爍科晶體擁有覆蓋SiC生長裝備制造、高純碳化硅粉料制備工藝、SiC單晶襯底制備與加工工藝的自主研發(fā)生產(chǎn)能力，已突破晶體生長、切割拋光等關(guān)鍵技術(shù)，粉料純度達(dá)到99.9999%，并實(shí)現(xiàn)高純度SiC單晶的商業(yè)化量產(chǎn)，且已成功實(shí)現(xiàn)8英寸SiC單晶研制，攻克了大尺寸籽晶獲得難、晶體生長面臨的應(yīng)力大及晶體開裂等問題，產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)和銷售。
爍科晶體 總經(jīng)理助理 馬康夫
AIXTRON
化合物半導(dǎo)體技術(shù)正在撬動(dòng)電力電子、光電子、半導(dǎo)體顯示等多元的應(yīng)用市場(chǎng)，未來幾年，化合物半導(dǎo)體的整體市場(chǎng)規(guī)模都將呈現(xiàn)逐年增長的趨勢(shì)，其中，電力電子領(lǐng)域表現(xiàn)尤為強(qiáng)勁，意味著SiC、GaN的需求將迎來廣闊且快速的增長，也意味著大規(guī)模量產(chǎn)的需求也更為迫切了。
SiC、GaN正在和傳統(tǒng)的Si材料激烈地競(jìng)爭(zhēng)，新材料在原有的材料物理特性優(yōu)勢(shì)上，其生產(chǎn)過程需要滿足和Si半導(dǎo)體工業(yè)匹配的流程，即高度自動(dòng)化和智能化，只有這樣才能滿足終端用戶對(duì)成本和良率的要求。在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，外延片是承接襯底與芯片的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一環(huán)涉及的均勻性與缺陷密度是后端器件的良率和成本的關(guān)鍵影響因素，換句話來說，外延環(huán)節(jié)在SiC、GaN量產(chǎn)中扮演著重要的角色，也因此，生產(chǎn)外延片的MOCVD設(shè)備至關(guān)重要。
AIXTRON愛思強(qiáng)是SiC/GaN用MOCVD設(shè)備的主要供應(yīng)商。針對(duì)SiC外延，AIXTRON推出了G10-SiC，可以同時(shí)滿足6英寸和8英寸的SiC外延生產(chǎn)。G10-SiC采用了AIXTRON的行星式反應(yīng)技術(shù)，在控制外延膜片內(nèi)均勻性的基礎(chǔ)上體現(xiàn)了多片機(jī)的高產(chǎn)能的優(yōu)勢(shì)。SiC功率器件的生產(chǎn)正在對(duì)自動(dòng)化提出新的要求，G10-SiC實(shí)現(xiàn)了外延過程透明可見，包括襯底表面溫度，反射率以及曲率，反應(yīng)前驅(qū)物濃度實(shí)時(shí)控制，并采用機(jī)械手自動(dòng)化完成襯底更換甚至設(shè)備耗材的更換。
G10-SiC實(shí)現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工藝腔體利用率以及單腔生產(chǎn)能力，幫助客戶實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、高產(chǎn)量、高性價(jià)比的外延片，滿足電力電子量產(chǎn)的需求。針對(duì)GaN外延，AIXTRON G5+C設(shè)備同樣滿足6英寸和8英寸的GaN on Si外延生產(chǎn)，搭載C2C自動(dòng)卡匣晶圓傳輸技術(shù)和原位清潔技術(shù)，適用于GaN功率器件以及Micro LED產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。
AIXTRON 副總經(jīng)理 方子文博士
泰科天潤
功率半導(dǎo)體器件是構(gòu)成電力電子變換裝置的核心器件。其中，MOSFET因具有易于驅(qū)動(dòng)、開關(guān)速度快、損耗低等特點(diǎn)，逐漸成為功率器件的主流產(chǎn)品。
相比傳統(tǒng)硅功率半導(dǎo)體，SiC MOSFET具有大禁帶寬度、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率三個(gè)最顯著特征，有助高壓、高功率應(yīng)用提升系統(tǒng)效率、降低損耗和成本。
光伏、儲(chǔ)能、充電樁有量且運(yùn)行環(huán)境惡劣，是SiC器件的跑馬場(chǎng)。而SiC MOSFET工業(yè)級(jí)起步，但仍需遵循硅器件的發(fā)展路徑。
目前，SiC MOSFET成熟度仍不高，且符合應(yīng)用場(chǎng)景要求的SiC MOSFET需要從多個(gè)維度衡量和測(cè)試。其中，可靠性是入場(chǎng)券，另外還需要具備穩(wěn)定性一致、易用性、性能夠用、價(jià)格友好等特點(diǎn)。除此之外，其背后的材料、設(shè)備、工藝、生產(chǎn)效率、運(yùn)維成本、材料成本、測(cè)試評(píng)價(jià)、產(chǎn)品定義等都是需要考量的因素。
總的來說，應(yīng)當(dāng)理性看待SiC MOSFET單個(gè)產(chǎn)品乃至整個(gè)SiC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國產(chǎn)SiC MOSFET在特性、一致性、可靠性及應(yīng)用驗(yàn)證等方面與國際領(lǐng)先水平還有明顯的差距，不過，以穩(wěn)扎穩(wěn)打做好持久戰(zhàn)準(zhǔn)備的態(tài)度，跟上國際發(fā)展腳步不掉隊(duì)就算是勝利，最終共同助推SiC產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
泰科天潤 應(yīng)用測(cè)試中心總監(jiān) 高遠(yuǎn)
鎵未來
近年來，第三代半導(dǎo)體GaN在PD快充行業(yè)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，逐漸拓展到通訊、汽車、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心電源、光伏儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域，助力提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率和功率密度，降低能耗，賦能綠色地球下的雙碳建設(shè)。
其中，戶外電源作為一種便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品，在休閑娛樂、戶外作業(yè)和應(yīng)急救援等方面應(yīng)用廣泛，在能源節(jié)約大潮下將迎來廣闊的市場(chǎng)需求。
在戶外電源中，雙向逆變器是核心裝置，而GaN在工作頻率和轉(zhuǎn)換效率等方面的優(yōu)勢(shì)凸顯，已成為雙向逆變器差異化競(jìng)爭(zhēng)的理想選擇，其既符合戶外作業(yè)對(duì)防水防塵的應(yīng)用要求，滿足市場(chǎng)對(duì)無風(fēng)扇戶外電源設(shè)計(jì)需求，又有助于延長戶外電源的使用壽命和可靠性，提高充電效率，從而提升整體用戶體驗(yàn)。
面對(duì)戶外電源的應(yīng)用商機(jī)，鎵未來自2021年開始大力拓展GaN在雙向逆變器的應(yīng)用，重點(diǎn)聚焦戶外電源應(yīng)用場(chǎng)景，并率先推出4kW GaN大功率無風(fēng)扇雙向逆變器技術(shù)平臺(tái)，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)處于先進(jìn)水平，已成為戶外電源等中大功率應(yīng)用的首選。目前，鎵未來的GaN系列產(chǎn)品已覆蓋消費(fèi)、工業(yè)及車規(guī)等不同類別的應(yīng)用。
珠海鎵未來 應(yīng)用&市場(chǎng)副總裁 胡宗波博士
三菱電機(jī)
家電、工業(yè)新能源、牽引電力、汽車等應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)低損耗器件有著廣闊的需求，SiC因其耐高壓、耐高溫、高頻率、低損耗等優(yōu)異的特性，正在逐漸滲透上述應(yīng)用市場(chǎng)，但SiC產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，還面臨著不少技術(shù)難題。
例如，在SiC功率模塊的應(yīng)用層面，需要特別注意開關(guān)速度快、電氣特性時(shí)漂和短路耐量偏小等問題。針對(duì)這些問題以及家電、工業(yè)、軌道牽引等領(lǐng)域?qū)iC器件和模塊的要求，三菱電機(jī)已開發(fā)相應(yīng)的解決方案。
三菱電機(jī)自1994年投入SiC技術(shù)的研發(fā)，近年來持續(xù)發(fā)力SiC功率模塊市場(chǎng)，2010年推出世界首款空調(diào)SiC功率模塊，后于2015年成為新干線高鐵全SiC功率模塊的首位供應(yīng)商。目前，三菱電機(jī)已開發(fā)第三代低電壓SiC MOSFET (MIT2-MOSTM)，采用基于溝槽柵結(jié)構(gòu)的多離子傾斜注入技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)柵極氧化層的高可靠性。
另外，采用SBD-Embedded的SiC MOSFET技術(shù)使高壓SiC模塊的長期可靠性有了進(jìn)一步的提高，并已推出采用此技術(shù)的3.3kV SiC模塊FMF800DC-66BEW。
現(xiàn)階段，三菱電機(jī)采用不同封裝技術(shù)開發(fā)的SiC功率模塊已在變頻空調(diào)、醫(yī)療設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)和軌道牽引等領(lǐng)域得到商業(yè)化應(yīng)用。
三菱電機(jī) 項(xiàng)目經(jīng)理 張遠(yuǎn)程
天域半導(dǎo)體
憑借寬禁帶、高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、高電子飽和漂移速率、高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率等特性，SiC在新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、工業(yè)及軌道交通等領(lǐng)域的滲透率逐漸提升，未來，SiC器件的市場(chǎng)規(guī)模將隨著相關(guān)應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展而進(jìn)一步擴(kuò)大。
SiC產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底制備、外延生長、器件制造、模塊封測(cè)和系統(tǒng)應(yīng)用等環(huán)節(jié)，其中，外延作為承上啟下的重要環(huán)節(jié)，對(duì)器件的可靠性有著關(guān)鍵的影響，也因此，外延設(shè)備也發(fā)揮著重要的作用。CVD化學(xué)氣相沉積法是目前主流的SiC外延制備方法，分為垂直、水平和行星式三種生長系統(tǒng)，很大程度上決定著外延片的波長均勻性和缺陷密度水平，最終影響器件的良率和成本。
天域半導(dǎo)體是國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)SiC外延片產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，現(xiàn)擁有3個(gè)運(yùn)營基地，已實(shí)現(xiàn)全球化的布局，是我國SiC領(lǐng)域少數(shù)具備國際競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)之一。目前，天域半導(dǎo)體正在持續(xù)擴(kuò)建產(chǎn)線并加大研發(fā)投入，目標(biāo)是不斷優(yōu)化外延工藝，提升SiC外延層的質(zhì)量，研發(fā)大尺寸、厚SiC外延片。
天域半導(dǎo)體 FAE經(jīng)理 何鑫
集邦咨詢
在汽車、工業(yè)等下游應(yīng)用市場(chǎng)的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)下，化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)已轉(zhuǎn)向SiC/GaN功率元件。
隨著Infineon、ON Semi等與汽車、能源業(yè)者合作項(xiàng)目明朗化，將推動(dòng)2023年整體SiC功率元件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)22.8億美元，至2026年可望達(dá)53.3億美元。
目前SiC功率元件市場(chǎng)仍然由國際IDM廠商主導(dǎo)，這些廠商正在積極投資8英寸產(chǎn)線。同時(shí)，為了迎接下游市場(chǎng)的爆發(fā)，全球SiC襯底產(chǎn)能亦在快速提升。對(duì)于關(guān)鍵的汽車市場(chǎng)而言，800V汽車系統(tǒng)于BEV正在加速滲透，十分有利于車用SiC市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。
GaN功率元件市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力則來源于消費(fèi)電子，特別是快速充電器。同時(shí)，許多廠商早已將目光轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心、可再生能源等工業(yè)及汽車市場(chǎng)，這些領(lǐng)域蘊(yùn)含著巨大的滲透機(jī)會(huì)，是未來GaN功率元件的重點(diǎn)應(yīng)用方向。
集邦咨詢 分析師 龔瑞驕
文：集邦咨詢
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會(huì)議高朋滿座，來自科研院校、企事業(yè)單位、媒體界眾多菁英共聚一堂，共商行業(yè)未來。
會(huì)議伊始，集邦咨詢總經(jīng)理樊曉莉發(fā)表致辭，她向所有參會(huì)嘉賓表示歡迎和感謝，并表達(dá)了對(duì)的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好祝愿。
隨后，第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的行業(yè)專家與集邦咨詢分析師相繼發(fā)表精彩演講，演講精華匯總?cè)缦隆?/p>
Wolfspeed
終端應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)于高效率、高功率密度、節(jié)能省耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求日益增強(qiáng)，與此同時(shí)，各國能效標(biāo)準(zhǔn)也不斷演進(jìn)，在此背景下，SiC憑借耐高溫、開關(guān)更快、導(dǎo)熱更好、低阻抗、更穩(wěn)定等出色特性，正在不同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。
以電動(dòng)汽車的22kW OBC應(yīng)用為例，SiC器件有助于減少30%的功率損耗、縮短充電時(shí)間，并將功率密度提升50%，帶動(dòng)系統(tǒng)效率的提升及系統(tǒng)成本的下降。
Wolfspeed 中國區(qū)銷售與市場(chǎng)副總裁 張三嶺
在能源效率新時(shí)代，SiC開始加速滲透電動(dòng)汽車、光伏儲(chǔ)能、電動(dòng)車充電樁、PFC/開關(guān)電源、軌道交通、變頻器等應(yīng)用場(chǎng)景，接下來將逐步打開更大的發(fā)展空間。
為應(yīng)對(duì)不斷增長的SiC市場(chǎng)需求，已占據(jù)全球SiC材料市場(chǎng)最大份額（＞60%）的Wolfspeed，也在加速碳化硅器件的研發(fā)和生產(chǎn)。
今年4月，Wolfspeed全球最大的首座8英寸（200mm）SiC工廠正式開業(yè)，該工廠預(yù)計(jì)2024年達(dá)產(chǎn)，屆時(shí)產(chǎn)能將達(dá)2017年的30倍。市場(chǎng)拓展方面，Wolfspeed已與多家器件廠商、車企簽訂了襯底、器件相關(guān)的長期供貨協(xié)議，SiC車用等業(yè)務(wù)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。
國星光電
電子電力元器件在工作過程中可能出現(xiàn)可靠性失效的問題，而巨量的實(shí)例總結(jié)發(fā)現(xiàn)80%以上的元器件失效的根本原因就是“熱問題”，因此熱管理尤為關(guān)鍵。
國星光電通過數(shù)字化的仿真技術(shù)開展熱管理分析，快速定位熱點(diǎn)，提前發(fā)現(xiàn)可靠性失效，方案調(diào)整成本低，效率高，并通過仿真技術(shù)的多學(xué)科優(yōu)化指引設(shè)計(jì)開發(fā)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升開發(fā)質(zhì)量和效率。
國星光電 研究院研發(fā)經(jīng)理、高級(jí)工程師 成年斌
依托深厚的半導(dǎo)體器件封測(cè)經(jīng)驗(yàn)，國星光電在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域積極進(jìn)行技術(shù)、產(chǎn)品和產(chǎn)線的布局，已開始向該領(lǐng)域的客戶提供高品質(zhì)、高可靠性的封測(cè)產(chǎn)品，包括SiC-MOSFE、SiC-SBD功率分立器件、SiC功率模塊以及GaN器件等不同系列的產(chǎn)品。
從應(yīng)用場(chǎng)景來看，國星光電的SiC產(chǎn)品目前主要面向汽車充電樁、UPS不間斷電源、電力儲(chǔ)能傳輸?shù)裙I(yè)級(jí)領(lǐng)域，下一步將逐步向車規(guī)級(jí)領(lǐng)域靠攏。GaN功率器件則針對(duì)潛在規(guī)模約80億美元的快充市場(chǎng)開展研究工作，同時(shí)前瞻布局智能IC控制領(lǐng)域。
英諾賽科
數(shù)字化浪潮推動(dòng)著數(shù)據(jù)中心的蓬勃發(fā)展，但數(shù)據(jù)中心的能耗和碳排放貫穿其整個(gè)生命周期，其中CPUs和GPUs需要更大的功率供電。鄒艷波表示，預(yù)計(jì)2030年數(shù)據(jù)中心的耗電量將達(dá)3000TWhr，數(shù)據(jù)中心在節(jié)能方面存在較大的提升空間。
英諾賽科 產(chǎn)品應(yīng)用總監(jiān) 鄒艷波
針對(duì)這一現(xiàn)狀，英諾賽科基于GaN開發(fā)了下一代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)。鄒艷波指出，現(xiàn)有的100V-650V GaN技術(shù)比Si具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，目前在應(yīng)用上處于井噴初期；30-40V GaN同樣展示出性能的優(yōu)勢(shì)，吸引著業(yè)界的關(guān)注。
他指出，英諾賽科可以提供全鏈路的GaN的數(shù)據(jù)中心供電解決方案，使數(shù)據(jù)中心的供電更高效，更高的功率密度，更高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，助力數(shù)字中心實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。同時(shí)，針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域英諾賽科推出了三個(gè)新產(chǎn)品：INN040LA015A、INN100W032A、INN650D080B。
據(jù)悉，三款產(chǎn)品均為E-mode器件，耐壓值分別為30V、100V、650V，面向通信基站、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、戶外電源、電動(dòng)工具、工業(yè)電源等不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具有高效率、高頻、高可靠性等特征，可以助力碳達(dá)峰，碳中和。
廈門大學(xué)
雙碳目標(biāo)背景下，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建面臨諸多挑戰(zhàn)，而基于電力電子技術(shù)的柔性交直流輸電裝置正在成為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)手段。邱宇峰指出，電力電子設(shè)備在新型電力系統(tǒng)中將成為“剛需”，各類電力電子設(shè)備將在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的各個(gè)層面發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。
廈門大學(xué)講座教授、國網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院原院長 邱宇峰
但硅基器件固有的耐壓低、電流密度低、頻率低、開關(guān)速度低等弱點(diǎn)，導(dǎo)致裝置體積大、重量高、功率密度低，限制了電力電子裝備的普遍應(yīng)用。
與之相比，SiC器件的優(yōu)勢(shì)在于高壓（達(dá)數(shù)萬伏）、高溫（大于500℃），可突破硅器件在電壓（數(shù)kV）和溫度（小于200℃）等方面的局限性，是制備高電壓、大功率器件的新型戰(zhàn)略性材料，高壓大功率SiC器件將給電力系統(tǒng)帶來深刻變革。
但邱宇峰也指出，當(dāng)前碳化硅器件的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)探索階段，面向電網(wǎng)應(yīng)用的碳化硅器件還需要在大尺寸高質(zhì)量襯底外延材料，芯片電流密度，高壓絕緣封裝材料和應(yīng)用等方面進(jìn)一步開展研究。
泰科天潤
高遠(yuǎn)介紹，目前，國產(chǎn)碳化硅芯片項(xiàng)目面臨的問題主要有：
1、資金和時(shí)間。一座晶圓廠的建設(shè)成本包括廠房建設(shè)、設(shè)備購買及維護(hù)、人工、折舊費(fèi)等，成本非常高，需要持續(xù)投入。
2、6寸、8寸的選擇。短期內(nèi)仍以6寸為主，可以謹(jǐn)慎布局8寸技術(shù)，未來瓶頸在國產(chǎn)8寸襯底供應(yīng)。
3、人才稀缺和成體系發(fā)展。國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)布局很多，但人才供不應(yīng)求。同時(shí)一家碳化硅器件廠商需要其內(nèi)部各部門、上下游各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展才能不斷前進(jìn)，這一點(diǎn)往往沒有引起足夠的重視。
4、發(fā)展模式。半導(dǎo)體行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)還是有明顯的區(qū)別的，不考慮賽道特點(diǎn)，直接照搬互聯(lián)網(wǎng)的手段，大概率會(huì)水土不服的。
5、芯片制造工藝待突破。碳化硅是新材料，需要開發(fā)新工藝，也是現(xiàn)階段碳化硅器件的瓶頸，也是碳化硅器件廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
6、二極管已成紅海市場(chǎng)。碳化硅二極管成為國產(chǎn)化的突破口，但隨著價(jià)格的不斷下降，導(dǎo)致新進(jìn)玩家門檻越來越高。
7、主驅(qū)逆變器應(yīng)用。碳化硅在主逆變器上的應(yīng)用是碳化硅器件的主戰(zhàn)場(chǎng)，國產(chǎn)器件需要在工業(yè)領(lǐng)域、OBC、車載DC-DC充分驗(yàn)證后才能放心上主驅(qū)逆變器，預(yù)計(jì)還需要3-5年時(shí)間。
泰科天潤 應(yīng)用測(cè)試中心主任 高遠(yuǎn)
最后，高遠(yuǎn)指出，事實(shí)上，國產(chǎn)碳化硅器件任重而道遠(yuǎn)，所面臨的問題并不止以上7個(gè)。
此外，當(dāng)下國際局勢(shì)充滿不確定性，國產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈仍需修煉內(nèi)功，成為一名優(yōu)秀的長跑者，才能迎接未來將會(huì)出現(xiàn)的各類問題。
晶能光電
Micro LED將在AR/VR、抬頭顯示、車用照明和顯示、消費(fèi)電子、高端電視等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并正在開啟一個(gè)千億級(jí)的市場(chǎng)。
晶能光電 外延工藝經(jīng)理 周名兵
目前Micro LED仍面臨著關(guān)鍵技術(shù)和成本的挑戰(zhàn)，包括紅光光效、巨量轉(zhuǎn)移、晶圓鍵合、及全彩化工藝，迫切需要提升良率，并優(yōu)化檢測(cè)和修復(fù)技術(shù)。
微米級(jí)的Micro LED產(chǎn)業(yè)化需要采用類IC制程以實(shí)現(xiàn)高良率和低成本。八英寸及以上的硅襯底GaN方案是兼容Micro LED和類IC制程的重要途徑。晶能光電具有國際領(lǐng)先的硅襯底LED技術(shù)，并已成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
公司的硅襯底LED生產(chǎn)覆蓋外延、芯片、器件、模組全鏈條，開發(fā)了高光效、高良率、大尺寸的近紫外、紅、綠、藍(lán)硅襯底GaN基LED外延片，并成功制備了三基色GaN Micro LED顯示陣列。
晶能光電能夠提供完整的硅襯底LED解決方案，期待和行業(yè)同仁密切合作，共同推動(dòng)Micro LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
AIXTRON
在全球電力電子系統(tǒng)革新的大趨勢(shì)推動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體在未來市場(chǎng)中有非常大的應(yīng)用場(chǎng)景，GaN和SiC器件正在加速滲透進(jìn)各級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域。
愛思強(qiáng) 工藝經(jīng)理 陳偉
為了實(shí)現(xiàn)器件的優(yōu)良性能，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)劃生產(chǎn)的需求，AIXTRON公司為市場(chǎng)量身定制了用于SiC外延的AIX G5 WWC和用于GaN外延的AIX G5+ C批量生產(chǎn)解決方案。
這兩個(gè)機(jī)型都是基于全球量產(chǎn)客戶驗(yàn)證的AIXTRON行星式反應(yīng)器平臺(tái)，配合全自動(dòng)化卡匣式（C2C，SMIF可選）晶圓傳輸系統(tǒng)，目前標(biāo)準(zhǔn)配置為8×6英寸，并可以實(shí)現(xiàn)4/6/8英寸自由切換，目前愛思強(qiáng)也已經(jīng)向市場(chǎng)推出8英寸的SiC量產(chǎn)設(shè)備。
中國市場(chǎng)一直是全球外延設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)力量，未來愛思強(qiáng)還將持續(xù)提供更多的大規(guī)模量產(chǎn)的新技術(shù)與新設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)的持續(xù)健康發(fā)展。
賀利氏
汽車、工業(yè)、軌道運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域?qū)iC電力電子模塊的功率、工作溫度及可靠性能各方面的要求越來越高，從上游材料來看，傳統(tǒng)的封裝材料已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)用極限。
在此背景下，賀利氏Die Top System（DTS?）新型材料系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該材料系統(tǒng)很好地結(jié)合了銅鍵合線和燒結(jié)工藝，成功突破了現(xiàn)有封裝材料的極限，是SiC電力電子器件封裝互聯(lián)的創(chuàng)新解決方案，尤其是電動(dòng)汽車高功率電力電子領(lǐng)域。
賀利氏 電子功率市場(chǎng)經(jīng)理 董侃
DTS?系統(tǒng)具有四大特點(diǎn)：鍵合功能的銅箔表面、預(yù)敷mAgic燒結(jié)漿料、燒結(jié)前可選用膠粘劑來固定DTS?、匹配的銅鍵合線，相比傳統(tǒng)材料，靈活性更強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)凸顯。
一方面，DTS?系統(tǒng)可以將電力電子模塊的使用壽命延長50多倍，并確保芯片的載流容量提高50%以上；同時(shí)，該系統(tǒng)還能使結(jié)溫超過200°C。因此，DTS?可大幅降低功率降額，或者在確保電流相同的情況下縮小芯片尺寸，從而降低電力成本。
另一方面，DTS?系統(tǒng)能顯著提高芯片連接的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，以及芯片連接的可靠性，并對(duì)整個(gè)模塊的性能進(jìn)行優(yōu)化。此外，DTS?系統(tǒng)還能簡(jiǎn)化工業(yè)化生產(chǎn)，很大程度提高盈利能力，加快新一代電力電子模塊的上市步伐。
基本半導(dǎo)體
碳化硅目前主要應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、光伏發(fā)電、工業(yè)電源等領(lǐng)域，其中尤以新能源汽車為典型應(yīng)用。
據(jù)悉，電動(dòng)汽車中需要使用碳化硅器件的裝置包括汽車空調(diào)、DC/AC主逆變器、OBC車載充電器、DC/DC變換器。目前，知名車企紛紛布局碳化硅，采用碳化硅器件的電驅(qū)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)體積節(jié)省40%、重量減輕30%、效率提升10%。
基本半導(dǎo)體 技術(shù)營銷副總監(jiān) 劉誠
據(jù)悉，基本半導(dǎo)體于2018年開始布局汽車級(jí)碳化硅模塊研發(fā)和制造，現(xiàn)推出了Pcore6、Pcore2、Pcell三個(gè)系列產(chǎn)品，并獲得多個(gè)車型的定點(diǎn)。2021年通線的汽車級(jí)碳化硅功率模塊封裝產(chǎn)線已進(jìn)入量產(chǎn)階段。
光伏方面，隨著光伏行業(yè)邁入大電流時(shí)代，碳化硅的性能優(yōu)勢(shì)凸顯。據(jù)悉，采用碳化硅后，光伏逆變器系統(tǒng)可以提高轉(zhuǎn)化效率、降低能量損耗、增加功率密度，同時(shí)顯著提高循環(huán)設(shè)備的使用壽命，降低系統(tǒng)體積，節(jié)約系統(tǒng)成本。
充電樁方面，30kW及以下電源模塊主要使用SiC JBS；60kW及以上電源模塊主要使用SiC MOSFET。
集邦咨詢
在全球疫情反復(fù)、國際沖突等客觀因素的影響下，消費(fèi)電子等終端市場(chǎng)需求有所下滑，但應(yīng)用于功率元件的第三代半導(dǎo)體在各領(lǐng)域的滲透率仍然呈現(xiàn)持續(xù)攀升之勢(shì)，其中，800V汽車電驅(qū)系統(tǒng)、高壓快充樁、消費(fèi)電子適配器、數(shù)據(jù)中心及通訊基站電源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，推升了2022年SiC/GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)需求。
集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師 龔瑞驕
根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報(bào)告《2022第三代半導(dǎo)體功率應(yīng)用市場(chǎng)報(bào)告》顯示，隨著越來越多車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入SiC技術(shù)，預(yù)估2022年車用SiC功率元件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10.7億美元，至2026年將攀升至39.4億美元。
GaN方面，基于Si襯底構(gòu)建的GaN功率元件已成為業(yè)界主流，但至今仍受限于中、低壓應(yīng)用場(chǎng)景，因此業(yè)界持續(xù)嘗試以GaN-on-Sapphire、GaN-on-GaN以及GaN-on-QST等其他結(jié)構(gòu)來解決這一問題。
結(jié)語
突破材料瓶頸和工藝技術(shù)瓶頸需要一定的時(shí)間。但可以期待的是，在全球、全產(chǎn)業(yè)鏈的共同推動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體將在技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用等方面持續(xù)發(fā)力。（文：集邦咨詢）
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TrendForce集邦咨詢旗下化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)、全球半導(dǎo)體觀察在深圳福田JW萬豪酒店舉辦“2022集邦咨詢化合物半導(dǎo)體新應(yīng)用前瞻分析會(huì)”，與來自不同行業(yè)的500多位菁英一起探索產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，共同展望化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)的美好未來。
會(huì)議伊始，集邦咨詢總經(jīng)理樊曉莉發(fā)表致辭，她向所有參會(huì)嘉賓表示歡迎和感謝，并表達(dá)了對(duì)化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好祝愿。隨后，化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的行業(yè)專家與集邦咨詢分析師相繼發(fā)表精彩演講，演講精華匯總?cè)缦隆?/p>
集邦咨詢總經(jīng)理 樊曉莉
北京大學(xué)
以SiC和GaN為代表的第三代半導(dǎo)體，正支撐起戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重塑國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。北京大學(xué)沈波教授以《我國第三代半導(dǎo)體技術(shù)/產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和國家十四五科技規(guī)劃》為題，為大家?guī)砹司实难葜v。
北京大學(xué)教授、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心主任 沈波
報(bào)告中談到，第三代半導(dǎo)體是支撐 “新基建”和”中國制造的核心技術(shù)，其中制成的射頻器件事關(guān)國家安全和世界戰(zhàn)略平衡，是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)核心部件，而功率器件則是新能源汽車、高鐵動(dòng)力系統(tǒng)、新一代通用電源、電力系統(tǒng)核心部件，另外，基于GaN基LED的半導(dǎo)體照明正顯著影響和改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>
對(duì)于國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，沈波教授指出，全產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成, 比較完整，但高端產(chǎn)品（特別是電子器件領(lǐng)域）差距較大，部分高端產(chǎn)品還是空白。國內(nèi)應(yīng)致力于從實(shí)現(xiàn)“有無” 到解決“能用”和“卡脖子” 問題，實(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈能力和水平提升，整體國際同步，局部實(shí)現(xiàn)超越。
Wolfspeed
作為SiC和GaN技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，Wolfspeed 產(chǎn)品家族包括了 SiC 材料、功率開關(guān)器件、射頻器件，針對(duì)電動(dòng)汽車、快速充電、5G、可再生能源和儲(chǔ)能、以及航空航天和國防等多種應(yīng)用。
Wolfspeed華南區(qū)銷售總監(jiān) 柯鴻彬
本次會(huì)議中，Wolfspeed華南區(qū)銷售總監(jiān)柯鴻彬?yàn)榇蠹規(guī)砹恕禤owering the Future – 馭動(dòng)未來》主題報(bào)告，他重點(diǎn)講述了汽車系統(tǒng)中SiC技術(shù)的優(yōu)異表現(xiàn)以及Wolfspeed公司的SiC領(lǐng)先解決方案，例如在22kW雙向OBC中，Si方案成本是SiC方案的1.18倍；SiC方案的峰值系統(tǒng)效率更高，能達(dá)到97%；以及SiC方案的功率密度也有很大提升，達(dá)到約~3kW/L。另外，他還描述到30kW雙向電動(dòng)車充電模塊中SiC方案的優(yōu)勢(shì)等。
Wolfspeed目前擁有垂直一體化的布局，在全球SiC襯底市場(chǎng)份額中排名第一，其位于美國紐約州Marcy的Mohawk Valley Fab工廠是目前全球最大的SiC制造工廠，實(shí)現(xiàn)200mm制程。這一采用領(lǐng)先前沿技術(shù)的工廠預(yù)計(jì)將于2022年初投入使用，屆時(shí)將大幅擴(kuò)大公司SiC產(chǎn)能，Wolfspeed正在推進(jìn)多個(gè)產(chǎn)業(yè)從Si到SiC的重要轉(zhuǎn)型。Wolfspeed SiC技術(shù)憑借著卓越的性能開啟新的可能，并將為我們的生活方式帶來積極變化。作為SiC技術(shù)的先鋒引領(lǐng)者，Wolfspeed對(duì)于未來的前景激動(dòng)不已。
晶能光電
晶能光電在硅襯底GaN技術(shù)領(lǐng)域已耕耘近二十載，在全球率先實(shí)現(xiàn)硅襯底GaN技術(shù)在LED領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)應(yīng)用。
晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理 郭嘯
本次會(huì)議中，晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理郭嘯為大家?guī)砹恕豆枰r底氮化鎵Mini/Micro LED顯示技術(shù)發(fā)展與未來》主題報(bào)告。
MiniLED部分，他重點(diǎn)談到了晶能光電硅襯底MiniLED 超高清顯示屏應(yīng)用進(jìn)展和正在開發(fā)中的TFFC芯片P0.6—P0.3間距解決方案，以及硅襯底垂直結(jié)構(gòu)MiniLED產(chǎn)品量產(chǎn)規(guī)劃。
Micro LED部分，他指出，相比成熟的OLED技術(shù)，Micro LED顯示技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化還存在很多的困難，其中紅光LED是Micro LED技術(shù)的重大瓶頸之一，開發(fā)高效的氮化鎵基紅光Micro LED成為當(dāng)務(wù)之急。但值得關(guān)注的是，2021年9月，晶能光電成功制備紅、綠、藍(lán)三基色硅襯底Micro LED陣列，在Micro LED全彩芯片開發(fā)上邁出了關(guān)鍵的一步。
從可見光到不可見光，從普通照明到Micro LED新型顯示，從發(fā)光器件到GaN功率器件，晶能光電專注硅襯底GaN技術(shù)，正在給客戶提供更有技術(shù)含量的產(chǎn)品，從“性價(jià)比”提升至“質(zhì)價(jià)比”，為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值。
ROHM
ROHM作為SiC功率元器件的領(lǐng)軍企業(yè)之一，擁有垂直一體化的產(chǎn)業(yè)布局。ROHM早在2010年開始量產(chǎn)SiC MOSFET，2012年開始供應(yīng)符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的車載級(jí)產(chǎn)品，如今已與國內(nèi)外汽車企業(yè)深度合作。
羅姆公司高級(jí)工程師 羅魁
本次羅姆公司高級(jí)工程師羅魁為大家?guī)砹恕稖\談電動(dòng)汽車市場(chǎng)的SiC器件應(yīng)用》主題報(bào)告，他重點(diǎn)介紹了SiC在電動(dòng)汽車主機(jī)逆變器/OBC/DC-DC轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用，以及ROHM公司的下一代SiC-MOSFET和未來的發(fā)展戰(zhàn)略。
在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，除了小型、高效率這一基本需求之外，隨著高壓化和雙向化等需求走向多樣化，SiC將大規(guī)模應(yīng)用。而在主機(jī)逆變器部分，SiC能通過提高逆變器效率來減少電池裝載量，從而降低整車系統(tǒng)成本，但SiC于此也面臨著器件/封裝技術(shù)以及成本等課題。
ROHM公司做出了相應(yīng)的努力，在器件技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)RonA和SCWT的trade-off改善；封裝技術(shù)上支持雙面散熱模塊，支持銀燒結(jié)技術(shù)，并開始下一代先進(jìn)SiC模塊的研發(fā)；成本上ROHM擁有IDM模式的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了SUB結(jié)晶缺陷減少，以及采用先進(jìn)的晶圓加工技術(shù)和邁向8吋化。
另外，ROHM第四代SiC-MOSFET實(shí)現(xiàn)了業(yè)界頂級(jí)的低導(dǎo)通電阻和高短路耐量，將在日趨激烈的SiC市場(chǎng)中獲得更多客戶認(rèn)可，搶占市場(chǎng)份額。對(duì)于未來SiC發(fā)展戰(zhàn)略，ROHM計(jì)劃在2025年取得全球30%市場(chǎng)份額。
華燦光電
GaN為第三代半導(dǎo)體材料，禁帶寬度是Si的3倍，擊穿電場(chǎng)是Si的10倍，因此，同樣額定電壓的GaN開關(guān)功率器件的導(dǎo)通電阻比Si器件低3個(gè)數(shù)量級(jí)，具有高轉(zhuǎn)換效率、低導(dǎo)通損耗的特性，開關(guān)損耗極低，能夠提高系統(tǒng)整體效率，降低系統(tǒng)整體成本。
同時(shí)，相同耐壓條件下GaN器件尺寸只有Si器件的1/10，大大減小了電路中儲(chǔ)能原件如電容、電感的體積，從而成倍地減少設(shè)備體積，減少銅等貴重原材料的消耗。
華燦光電副總裁 王江波
在《新應(yīng)用下GaN技術(shù)的發(fā)展和挑戰(zhàn)》主題報(bào)告中，華燦光電副總裁王江波指出，GaN材料成為紫外，藍(lán)光，綠光LED和激光器等光電器件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于照明，顯示，通信，醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。
華燦光電具有十幾年GaN相關(guān)的外延及芯片（LED）制造經(jīng)驗(yàn)，在新一代顯示用芯片Mini&Micro LED領(lǐng)域，華燦光電處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，在Mini LED領(lǐng)域，合作伙伴涵蓋行業(yè)內(nèi)大多數(shù)龍頭企業(yè)，公開披露的包括臺(tái)灣群創(chuàng)、京東方等知名企業(yè)，公司與產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密協(xié)同合作，引領(lǐng)新型高端顯示產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在Micro 領(lǐng)域，公司中小尺寸產(chǎn)品與戰(zhàn)略客戶合作取得關(guān)鍵進(jìn)展，良率穩(wěn)步提升，滿足客戶系統(tǒng)驗(yàn)證要求; 大尺寸圓片波長均勻性顯著得到提高，公司巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)與設(shè)備廠商以及下游戰(zhàn)略客戶聯(lián)合開發(fā)，進(jìn)展順利。
2020年，華燦光電開始進(jìn)入GaN電力電子器件領(lǐng)域，產(chǎn)品主要面向移動(dòng)消費(fèi)電子終端快速充電器、其他電源設(shè)備，云計(jì)算大數(shù)據(jù)服務(wù)器中心、通信及汽車應(yīng)用等領(lǐng)域。目前GaN 電力電子器件外延片已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，芯片相關(guān)工藝完成階段性開發(fā)，6英寸硅基GaN 電力電子器件工藝已通線，100mm柵寬D-Mode器件靜態(tài)參數(shù)已達(dá)國際標(biāo)準(zhǔn)。華燦光電預(yù)計(jì)2022年底推出650V cascode產(chǎn)品，2023年具備批量生產(chǎn)和代工能力。
英諾賽科
憑借優(yōu)秀的性能，近兩年來GaN技術(shù)在消費(fèi)電子市場(chǎng)的發(fā)展一路突飛猛進(jìn)，普及速度十分快，獲得越來越來越多品牌客戶和消費(fèi)者的認(rèn)可。英諾賽科作為國內(nèi)GaN功率器件的領(lǐng)軍企業(yè)，已建成中國首條8英寸硅基氮化鎵外延與芯片大規(guī)模量產(chǎn)生產(chǎn)線，也正以其脫穎而出的銷售表現(xiàn)引領(lǐng)全球GaN產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
英諾賽科高級(jí)經(jīng)理 賀鵬
本次會(huì)議中，英諾賽科高級(jí)經(jīng)理賀鵬帶來了《GaN的應(yīng)用機(jī)會(huì)及挑戰(zhàn)》的主題演講，報(bào)告以碳達(dá)峰、碳中和為背景、結(jié)合GaN功率器件的優(yōu)勢(shì)，聚焦智慧照明、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，展望了未來GaN在電能變換的優(yōu)勢(shì)和潛力；同時(shí)，對(duì)GaN在當(dāng)前應(yīng)用中的問題和挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析，概述了對(duì)應(yīng)的解決方案及方向?？傊?，隨著技術(shù)、應(yīng)用和行業(yè)的發(fā)展，GaN功率器件必將在實(shí)現(xiàn)“雙碳”的道路上大展身手！
作為領(lǐng)先的第三代半導(dǎo)體技術(shù)供應(yīng)商，英諾賽科的IDM全產(chǎn)業(yè)鏈集成制造模式將為客戶帶來更加高效、高可靠性的產(chǎn)品及解決方案，為氮化鎵產(chǎn)業(yè)乃至化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
AIXTRON
MOCVD設(shè)備是化合物半導(dǎo)體外延材料研究和生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，AIXTRON (愛思強(qiáng))是全球領(lǐng)先的MOCVD設(shè)備供應(yīng)商，多年來致力于為量產(chǎn)化合物半導(dǎo)體器件提供高良率的外延技術(shù)解決方案。
愛思強(qiáng)副總經(jīng)理 方子文
本次會(huì)議中愛思強(qiáng)副總經(jīng)理方子文帶來了《實(shí)現(xiàn)GaN和SiC功率器件產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵MOCVD技術(shù)》主題演講，他表示，在全球電力電子系統(tǒng)革新的大趨勢(shì)推動(dòng)下，化合物半導(dǎo)體在未來市場(chǎng)中有非常大的應(yīng)用場(chǎng)景。SiC在越來越多的汽車應(yīng)用逐漸獲得認(rèn)可，而GaN正加速滲透進(jìn)消費(fèi)市場(chǎng)。
為了實(shí)現(xiàn)器件的優(yōu)良性能，外延層的制備至關(guān)重要，方子文博士分析了寬禁帶半導(dǎo)體外延批量生產(chǎn)技術(shù)的最新進(jìn)展，包括用于SiC外延的AIX G5 WWC和用于GaN外延的AIX G5+ C批量生產(chǎn)解決方案。AIX G5 WW C MOCVD使用基于經(jīng)過量產(chǎn)客戶驗(yàn)證的AIXTRON行星式反應(yīng)器平臺(tái)，并導(dǎo)入全自動(dòng)化卡匣式（C2C）晶圓傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)單腔最大片數(shù)(8 x 6英寸)及最大產(chǎn)能。它同時(shí)提供了靈活的6英寸和4英寸配置，旨在將生產(chǎn)成本壓縮到最低，同時(shí)保持優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量。另外，明年愛思強(qiáng)也將會(huì)在市場(chǎng)推出8英寸設(shè)備。
中國已經(jīng)成為全球外延設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)力量，愛思強(qiáng)自90年代起開始在中國開拓市場(chǎng)，未來愛思強(qiáng)還將繼續(xù)參與到更多的技術(shù)活動(dòng)中去，為中國帶來更多的新技術(shù)與新理念，進(jìn)一步促進(jìn)化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)的發(fā)展。
晶湛半導(dǎo)體
近年來，伴隨GaN功率器件在消費(fèi)電子、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心以及新能源汽車、智慧交通等領(lǐng)域受到廣泛歡迎，高質(zhì)量GaN外延材料成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。晶湛半導(dǎo)體是專門提供 GaN 外延解決方案的外延代工廠，生產(chǎn)的GaN外延片產(chǎn)品涵蓋了200V~1200V功率應(yīng)用，可提供耗盡型與增強(qiáng)型兩種結(jié)構(gòu)，并已進(jìn)行了完備的外延相關(guān)專利布局。本次會(huì)議中，晶湛半導(dǎo)體高級(jí)經(jīng)理朱鈺分享了《應(yīng)用于功率器件的GaN外延片進(jìn)展》。
晶湛半導(dǎo)體高級(jí)經(jīng)理 朱鈺
自20世紀(jì)90年代首個(gè)GaN-on-Si HEMT 結(jié)構(gòu)問世以來，由于Si和GaN巨大的材料晶格失配和熱失配所導(dǎo)致的外延生長難題就長期困擾業(yè)界，因此，大尺寸高質(zhì)量GaN-on-Si HEMT 外延技術(shù)就成為GaN在電力電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的巨大挑戰(zhàn)。
繼 2014 年成功推出商用 200mm GaN-on-Si HV HEMT 外延片后，2021年9月，晶湛半導(dǎo)體運(yùn)用其完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)專利技術(shù)，優(yōu)化了AlN成核層和材料應(yīng)力控制技術(shù)，成功攻克12英寸(300mm)無裂紋 GaN-on-Si外延技術(shù)，在滿足大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用所需的漏電要求前提下，成功覆蓋200V、650V、1200V等不同擊穿電壓應(yīng)用場(chǎng)景需求，厚度不均勻度減小至 0.3%，晶圓翹曲Bow<50μm，為GaN-on-Si外延片導(dǎo)入更加成熟精密的12英寸(300mm) CMOS 工藝線鋪平了道路。
青銅劍技術(shù)
近年來，隨著SiC器件的推陳出新，關(guān)于SiC器件應(yīng)用的研究不斷展開，其中驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究對(duì)于新型半導(dǎo)體器件的應(yīng)用有著重要意義。
青銅劍技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張行方
本次會(huì)議中，青銅劍技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張行方為大家?guī)砹恕短蓟栩?qū)動(dòng)技術(shù)解析》主題報(bào)告，報(bào)告中他介紹了SiC與Si器件的差異，相比于Si器件，SiC器件擁有更快的開關(guān)速率、更高的dv/dt、更低的開通閾值以及更差的門極負(fù)壓耐受能力。
鑒于SiC器件開通閾值較低，門極負(fù)壓耐受能力差，容易出現(xiàn)門極誤導(dǎo)通現(xiàn)象，增加米勒鉗位電路用于旁路外部門極電阻，能極大降低回路阻抗。另外，為抑制高速開關(guān)帶來的尖峰電壓的影響，需要在輸出側(cè)增加尖峰電壓抑制電路，來降低震蕩進(jìn)入到芯片的幅值，確保其低于寄生電路的開通閾值，從而有效避免芯片的異常工作。最后他介紹了青銅劍的碳化硅驅(qū)動(dòng)方案、驅(qū)動(dòng)IC、功率半導(dǎo)體器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)等。
青銅劍技術(shù)專注于IGBT、MOSFET和碳化硅等功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動(dòng)的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、新能源發(fā)電、工業(yè)節(jié)能、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，為超過300家客戶提供優(yōu)質(zhì)的電力電子核心元器件產(chǎn)品和解決方案服務(wù)。
集邦咨詢
受益于新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化等下游應(yīng)用市場(chǎng)需求的多點(diǎn)爆發(fā)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)迎來了此輪高景氣周期。寬禁帶半導(dǎo)體SiC/GaN將通過突破Si性能極限來開拓功率半導(dǎo)體新市場(chǎng)，也將在部分與Si交叉領(lǐng)域達(dá)到更高的性能和更低的系統(tǒng)性成本，是未來功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。
集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師 龔瑞驕
集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師龔瑞驕為大家分享了《寬禁帶功率半導(dǎo)體市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望》主題報(bào)告，分析了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：SiC正在加速垂直整合，而GaN則形成IDM模式與垂直分工并存的局面。另外，龔瑞驕還講述了SiC襯底在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中的重要性，國際功率大廠都在向上延伸滲透進(jìn)材料端，取得SiC襯底資源是進(jìn)入下一代電動(dòng)車功率器件的入場(chǎng)門票。他還提到，未來寬禁帶半導(dǎo)體將電動(dòng)車中大規(guī)模應(yīng)用，隨著汽車平臺(tái)高壓化趨勢(shì)愈演愈烈，預(yù)估2025年電動(dòng)車市場(chǎng)對(duì)6英寸SiC晶圓需求將達(dá)169萬片。
沙發(fā)論壇
在最后的沙發(fā)論壇環(huán)節(jié)中，集邦咨詢研究副總王飛擔(dān)任主持，與深圳大學(xué)半導(dǎo)體制造研究院院長王序進(jìn)院士、三安集成電路銷售總監(jiān)張翎、 晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理郭嘯、北方華創(chuàng)華南辦事處總經(jīng)理牛群、高瓴創(chuàng)投運(yùn)營合伙人呂東風(fēng)、邑文科技副總經(jīng)理葉國光，對(duì)當(dāng)前熱度超高的話題展開了積極熱烈的討論和誠意滿滿的分享，為部分化合物半導(dǎo)體業(yè)者撥開了迷霧，也貢獻(xiàn)了錦囊妙計(jì)。
沙發(fā)論壇
媒體采訪
本次會(huì)議，邀請(qǐng)到了不少財(cái)經(jīng)與行業(yè)主流媒體，包括鳳凰網(wǎng)、證券時(shí)報(bào)、第一財(cái)經(jīng)、21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道、每日經(jīng)濟(jì)新聞、財(cái)聯(lián)社、半導(dǎo)體行業(yè)觀察、電子發(fā)燒友、問芯Voice、國際電子商情、電子工程專輯等，同時(shí)也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)講者進(jìn)行了深度訪談。
來源：集邦咨詢
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