巨头论道：功率半导体的发展新机遇

    随着功率半导体器件在移动通讯、消费电子、新能源交通、发电与配电领域发挥着越来越重要的作用，“中国智造”时代的来临给功率半导体行业带来新的发展机遇和增长动力。氮化镓、碳化硅宽禁带半导体材料和器件、IGBT、射频通讯等最新技术都将推动应用市场的快速发展。

    苏州能讯高能半导体有限公司总裁张乃千在“用于4G基站GaN功率放大器”的演讲中表示，未来移动通信对于基站而言，需要的频率更高，更宽的带宽，更高效率的功率放大器。由于出色的物理特性，氮化钾射频设备在功率放大器展示出了出色的特质，尤其是在变频启动到3.5GHZ。氮化钾主要用在高功率的场合，由于功率密度比较高，每个环节都会产生热阻，所以散热是一个很复杂的问题，很多同仁也在不断的付出努力解决。氮化钾行业目前已经开始用于移动基站的功率放大器上。他相信未来经过大家的共同努力，氮化钾技术会变得越来越成熟。

    Skyworks 高级技术总监David在“Front End Power Management for the Next Generation”的演讲中表示，不断进化的单元系统正在驱动带宽更宽，提升波峰因素以及高平均功率。APT和ET架构在一个广泛的平均功率上提供了提高系统效率的方法。复杂的ET系统需要重要配置以及刻度要求。联合设计的功率管理和PA系统在优化性能上远超ET的效率。

    厦门市三安光电科技有限公司研发副总裁黄博在“三安集成电路砷化镓与氮化镓代工技术”的演讲中，介绍了三安光电在砷化镓与氮化镓的技术以及实现方式，同时对砷化镓与氮化镓的市场进行了分析。

    Veeco Somit Joshi在“用于提高功率器件性能的硅基氮化镓MOCVD进展”的演讲中表示，新兴的中/高电压应用在电力供应，替代能源以及数据中心，都需要更高的功率效率，满足较高的工作温度以及更小的系统规模。氮化硅在这些参数上远远好于硅。随着MOCVD外延生长GaN材料在硅衬底的发展，硅在经济上可行的替代方案已经出现。为了满足系统的产量水平，可靠性和成本目标，行业需要MOCVD工艺支持优异的膜均匀性、运行控制、杂质控制、低缺陷、高正常运行时间的特性。他指出，针对这些要求，Veeco公司已经开发出下一代的MOCVD系统基于单芯片架构，具有业界领先的性能在多个站点。

    英飞凌科技香港有限公司工业功率控制事业部总监马国伟的演讲标题为“高功率 IGBT的技术前沿 : 高温、高密度、便扩容”，他表示，在可再生能源、牵引及输配电等应用中，不断提高的功率需求一直在推动高功率半导体，特别是IGBT的最大电流规格及电流密度技术极限，突破芯片电流密度及封装电流规格需要在 IGBT芯片及封装技术两方面的创新。同时，他介绍了数项高功率 IGBT芯片及封装技术的最新创新。使用 IGBT5芯片及.XT封装技术让 IGBT模块可以在 Tvjop为 175oC中可靠地工作，或令工作寿命提高十倍。二极管可控逆导型 IGBT (RCDC) 技术让 IGBT及二极管的功能可在单芯片上集成，令芯片电流密度提升 33%。最后，以标准化 XHP封装作简便的模块并联，让模块的电流规格得到简便扩容。

    中国中车株洲南车时代副总经理刘国友的演讲标题为“功率半导体技术助力中国高铁的快速发展”他表示，中国几十年的轨道交通的发展中，功率半导体对其产生巨大的作用。中国的轨道交通是一个很复杂的系统，需要适应气温，潮湿，高压等环境。对于IGBT的可靠性，功率密度性都有着很高的要求。轨道交通最核心的是IGBT这样的全控性功率器件。同时他表示，目前中车的IGBT产品在智能电网，轨道交通等领域已有广泛的应用。目前正在研发铜金属化芯片的全铜工艺IGBT模块，开发智能IGBT将温度传感器和电流传感器集成到IGBT上等。中国作为高铁发展的强国，目前中国半导体的发展可以完成一带一路的需求。

    ABB 瑞士-半导体高级销售经理陈马看在“面向大功率低损耗应用的功率半导体的发展及趋势”的演讲中表示，HVDC和可再生能源转换应用对功率半导体不断提出更高的要求。一方面器件需要有更高的可靠性和鲁棒性以确保系统不间断工作，另一方面它们应该能以低损耗处理更大电流并以高可控性实现简单的系统设计。4500V / 3000A StakPak 压接式IGBT 新产品的在柔直和直流断路器中的应用拥有很大的潜力。同时他介绍了LinPak一种低电感易于实现无降额并联的全新IGBT 模块平台。并表示，SiC是一个稳定的项目，IGBT和SiC会有很多的潜能。

    南京银茂微电子有限公司总经理庄伟东在“碳化硅功率模组之节能应用”的演讲中表示，现在许多器件都在导入碳化硅。碳化硅和单晶硅最大的区别，能带宽度宽，导热系数是单晶硅的4倍以上等。采用混合型碳化硅模块性能提升非常明显，开通损耗可以降低50%，二极管本身损耗可以降低99%。按照目前的碳化硅发展速度，更大电流的碳化硅模块会有更多应用场合。 碳化硅模块已经来了，对于成本敏感的设计，混合型的碳化硅模块是一个不错的选择。对于这些焦点技术，需要更好的封装技术，包括高传热的设计，这些设计将会使碳化硅模块获得更好的市场机会。

    上海华虹宏力部长杨继业在“促进绿色革命—功率分立器件工艺平台”的演讲中表示，华虹宏力是全球最大的8寸功率器件代工厂。拥有超过14年的功率独立器件经验。公司提供600-6500V的IGBT解决方案。他指出，IGBT在太阳能风能，新能源汽车上应用非常广泛。北上广对新能源汽车提供专用牌照等，可以看出，目前我国对新能源汽车的推广的力度的发展非常大，未来新能源汽车必将很有市场前景。纯电动车的核心模块离不开IGBT，充电桩的建设也运用了大量的功率器件模块。到2020年我国年产新能源汽车预计达200万台，仅8寸的IGBT的芯片26万片之多，对于产品链来说都是很好的机会。

    瀚天天成公司研发副总裁冯淦在“功率半导体碳化硅外延生长技术进展”的演讲中指出，碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的典型代表，具有优异的物理、化学和电学性能。业内预计，在未来3-5年内，必将有更多的企业向市场推出更多种类型的SiC功率器件。这也意味着全球对SiC材料的需求将迎来一个井喷。对于传统的Si工艺，可以直接通过扩散或注入的方式在高质量的硅衬底上形成不同类型的掺杂层，来实现器件的功能。但对于SiC来说，很难用扩散的方式来实现掺杂。因为即使在1000℃以上的高温，这些杂质在SiC中的扩散系数仍然非常低。因此，SiC器件中的各种类型的掺杂结构层就需要用外延的方式来制作，特别是采用化学气相沉积（CVD）技术来进行外延生长。这也就说，CVD外延生长在整个SiC的产业链中占有举足轻重的地位。

    德国爱思强股份有限公司电力电子器件副总裁Frank Wischmeyer 博士在“用于高效电力电子半导体器件的GaN和SiC外延生产技术的进一步发展”的演讲中，表示，约3 / 1的全球能源消耗是基于电力。提高电能的传输效率，从源到电网的分布和转换，以及最终的电力用户和设备，可以形成一个巨大的节能形式。有机材料对于显示和光伏项目已经形成了一定的市场。根据预期，汽车行业使用碳化硅在电动车将会有大有所为的空间。对于外延片来说，材料很值得关注。他指出，Aixtron改善了AIX G5 + C系统，解决了高收益，高素质和高吞吐量的生产GaN基材料在大面积硅片的共同挑战，通过完全自动化由盒到盒的装载以及热反应化学复位的MOCVD生长室。

    LayTec AG 的市场和销售总监 Thieme Tom在“原位检测技术电力电子制造中的早期探测应用”中，表示半导体制造是要最大程度的提高设备的性能以及寿命。同时还要确保，每个晶圆在每次运行中，所有关键参数也都是均匀的。最终的目标是外延工艺收率100%。如何精确的控制的晶圆表面温度和应变状态的层是非常重要的。原味检测可以让你知道质量如何，可以了解到生长的速度，了解到表面的，包括氮化钾中间层的粗糙程度。

    丰田汽车功率电子事业部总经理滨田公守在“将碳化硅功率半导应用于环保型汽车”演讲中指出，汽车行业正在开发一系列的电动环保汽车来帮助减少尾气二氧化碳排放量和实现能源多样化。混合动力汽车作为环保车最实用的类型已经被市场广泛接受。混动车在未来具有很大的市场。2015年，在日本几乎所有的相关的车都可以实现电动化，到2050年，下一代的车都可以实现电力总成。同时他表示，到2020年，混动车将会呈现快速增长的趋势。丰田汽车公司已将高压系统定位为一种可以应用于所有下一代电动环境友好的汽车的核心技术，目前正在努力提高高压系统组件的性能。由于其低损耗的操作性能，碳化硅功率器件作为高压系统的关键部件被认为是非常有前途的下一代半导体功率器件，它有助于提高燃油效率，减少尺寸和重量的功率控制单元。<