干貨滿滿!2022集邦咨詢化合物半導體新應用前瞻分析會圓滿落幕

作者 | 發布日期 2023 年 08 月 07 日 16:10 | 分類 研討會

新能源汽車、5G通訊、光伏儲能等市場發展方興未艾,在當中扮演著愈加重要的SiC/GaN等寬禁帶半導體材料也成為時下最火熱的發展領域之一。在眾多應用中,化合物半導體材料被寄予厚望,但實際上產業的發展尚處于起步階段,產品自身及產業鏈還需要更進一步的升級。

TrendForce集邦咨詢旗下化合物半導體市場、全球半導體觀察在深圳福田JW萬豪酒店舉辦“2022集邦咨詢化合物半導體新應用前瞻分析會”,與來自不同行業的500多位菁英一起探索產業的發展機遇與挑戰,共同展望化合物半導體市場的美好未來。

會議伊始,集邦咨詢總經理樊曉莉發表致辭,她向所有參會嘉賓表示歡迎和感謝,并表達了對化合物半導體產業發展的美好祝愿。隨后,化合物半導體領域的行業專家與集邦咨詢分析師相繼發表精彩演講,演講精華匯總如下。

集邦咨詢總經理 樊曉莉

北京大學

以SiC和GaN為代表的第三代半導體,正支撐起戰略性新興產業的發展,重塑國際半導體產業格局。北京大學沈波教授以《我國第三代半導體技術/產業發展現狀和國家十四五科技規劃》為題,為大家帶來了精彩的演講。

北京大學教授、寬禁帶半導體研究中心主任 沈波

報告中談到,第三代半導體是支撐 “新基建”和”中國制造的核心技術,其中制成的射頻器件事關國家安全和世界戰略平衡,是新一代移動通信系統核心部件,而功率器件則是新能源汽車、高鐵動力系統、新一代通用電源、電力系統核心部件,另外,基于GaN基LED的半導體照明正顯著影響和改變人們的生活方式。

對于國內第三代半導體產業發展,沈波教授指出,全產業鏈已基本形成, 比較完整,但高端產品(特別是電子器件領域)差距較大,部分高端產品還是空白。國內應致力于從實現“有無” 到解決“能用”和“卡脖子” 問題,實現第三代半導體全產業鏈能力和水平提升,整體國際同步,局部實現超越。

Wolfspeed

作為SiC和GaN技術領域的領導者,Wolfspeed 產品家族包括了 SiC 材料、功率開關器件、射頻器件,針對電動汽車、快速充電、5G、可再生能源和儲能、以及航空航天和國防等多種應用。

Wolfspeed華南區銷售總監 柯鴻彬

本次會議中,Wolfspeed華南區銷售總監柯鴻彬為大家帶來了《Powering the Future – 馭動未來》主題報告,他重點講述了汽車系統中SiC技術的優異表現以及Wolfspeed公司的SiC領先解決方案,例如在22kW雙向OBC中,Si方案成本是SiC方案的1.18倍;SiC方案的峰值系統效率更高,能達到97%;以及SiC方案的功率密度也有很大提升,達到約~3kW/L。另外,他還描述到30kW雙向電動車充電模塊中SiC方案的優勢等。

Wolfspeed目前擁有垂直一體化的布局,在全球SiC襯底市場份額中排名第一,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,實現200mm制程。這一采用領先前沿技術的工廠預計將于2022年初投入使用,屆時將大幅擴大公司SiC產能,Wolfspeed正在推進多個產業從Si到SiC的重要轉型。Wolfspeed SiC技術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技術的先鋒引領者,Wolfspeed對于未來的前景激動不已。

晶能光電

晶能光電在硅襯底GaN技術領域已耕耘近二十載,在全球率先實現硅襯底GaN技術在LED領域的產業化和市場應用。

晶能光電外延研發經理 郭嘯

本次會議中,晶能光電外延研發經理郭嘯為大家帶來了《硅襯底氮化鎵Mini/Micro LED顯示技術發展與未來》主題報告。

MiniLED部分,他重點談到了晶能光電硅襯底MiniLED 超高清顯示屏應用進展和正在開發中的TFFC芯片P0.6—P0.3間距解決方案,以及硅襯底垂直結構MiniLED產品量產規劃。

Micro LED部分,他指出,相比成熟的OLED技術,Micro LED顯示技術的開發和產業化還存在很多的困難,其中紅光LED是Micro LED技術的重大瓶頸之一,開發高效的氮化鎵基紅光Micro LED成為當務之急。但值得關注的是,2021年9月,晶能光電成功制備紅、綠、藍三基色硅襯底Micro LED陣列,在Micro LED全彩芯片開發上邁出了關鍵的一步。

從可見光到不可見光,從普通照明到Micro LED新型顯示,從發光器件到GaN功率器件,晶能光電專注硅襯底GaN技術,正在給客戶提供更有技術含量的產品,從“性價比”提升至“質價比”,為客戶創造更大的價值。

ROHM

ROHM作為SiC功率元器件的領軍企業之一,擁有垂直一體化的產業布局。ROHM早在2010年開始量產SiC MOSFET,2012年開始供應符合AEC-Q101標準的車載級產品,如今已與國內外汽車企業深度合作。

羅姆公司高級工程師 羅魁

本次羅姆公司高級工程師羅魁為大家帶來了《淺談電動汽車市場的SiC器件應用》主題報告,他重點介紹了SiC在電動汽車主機逆變器/OBC/DC-DC轉換器中的應用,以及ROHM公司的下一代SiC-MOSFET和未來的發展戰略。

在DC-DC轉換器中,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將大規模應用。而在主機逆變器部分,SiC能通過提高逆變器效率來減少電池裝載量,從而降低整車系統成本,但SiC于此也面臨著器件/封裝技術以及成本等課題。

ROHM公司做出了相應的努力,在器件技術方面實現RonA和SCWT的trade-off改善;封裝技術上支持雙面散熱模塊,支持銀燒結技術,并開始下一代先進SiC模塊的研發;成本上ROHM擁有IDM模式的優勢,實現了SUB結晶缺陷減少,以及采用先進的晶圓加工技術和邁向8吋化。

另外,ROHM第四代SiC-MOSFET實現了業界頂級的低導通電阻和高短路耐量,將在日趨激烈的SiC市場中獲得更多客戶認可,搶占市場份額。對于未來SiC發展戰略,ROHM計劃在2025年取得全球30%市場份額。

華燦光電

GaN為第三代半導體材料,禁帶寬度是Si的3倍,擊穿電場是Si的10倍,因此,同樣額定電壓的GaN開關功率器件的導通電阻比Si器件低3個數量級,具有高轉換效率、低導通損耗的特性,開關損耗極低,能夠提高系統整體效率,降低系統整體成本。

同時,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能原件如電容、電感的體積,從而成倍地減少設備體積,減少銅等貴重原材料的消耗。

華燦光電副總裁 王江波

在《新應用下GaN技術的發展和挑戰》主題報告中,華燦光電副總裁王江波指出,GaN材料成為紫外,藍光,綠光LED和激光器等光電器件實現的基礎,廣泛應用于照明,顯示,通信,醫療等多個領域。

華燦光電具有十幾年GaN相關的外延及芯片(LED)制造經驗,在新一代顯示用芯片Mini&Micro LED領域,華燦光電處于業內領先地位,在Mini LED領域,合作伙伴涵蓋行業內大多數龍頭企業,公開披露的包括臺灣群創、京東方等知名企業,公司與產業鏈上下游緊密協同合作,引領新型高端顯示產品產業化進程。在Micro 領域,公司中小尺寸產品與戰略客戶合作取得關鍵進展,良率穩步提升,滿足客戶系統驗證要求; 大尺寸圓片波長均勻性顯著得到提高,公司巨量轉移技術與設備廠商以及下游戰略客戶聯合開發,進展順利。

2020年,華燦光電開始進入GaN電力電子器件領域,產品主要面向移動消費電子終端快速充電器、其他電源設備,云計算大數據服務器中心、通信及汽車應用等領域。目前GaN 電力電子器件外延片已達到國內先進水平,芯片相關工藝完成階段性開發,6英寸硅基GaN 電力電子器件工藝已通線,100mm柵寬D-Mode器件靜態參數已達國際標準。華燦光電預計2022年底推出650V cascode產品,2023年具備批量生產和代工能力。

英諾賽科

憑借優秀的性能,近兩年來GaN技術在消費電子市場的發展一路突飛猛進,普及速度十分快,獲得越來越來越多品牌客戶和消費者的認可。英諾賽科作為國內GaN功率器件的領軍企業,已建成中國首條8英寸硅基氮化鎵外延與芯片大規模量產生產線,也正以其脫穎而出的銷售表現引領全球GaN產業發展。

英諾賽科高級經理 賀鵬

本次會議中,英諾賽科高級經理賀鵬帶來了《GaN的應用機會及挑戰》的主題演講,報告以碳達峰、碳中和為背景、結合GaN功率器件的優勢,聚焦智慧照明、電機驅動、數據中心等領域,展望了未來GaN在電能變換的優勢和潛力;同時,對GaN在當前應用中的問題和挑戰進行了分析,概述了對應的解決方案及方向??傊?,隨著技術、應用和行業的發展,GaN功率器件必將在實現“雙碳”的道路上大展身手!

作為領先的第三代半導體技術供應商,英諾賽科的IDM全產業鏈集成制造模式將為客戶帶來更加高效、高可靠性的產品及解決方案,為氮化鎵產業乃至化合物半導體產業發展做出更大的貢獻。

AIXTRON

MOCVD設備是化合物半導體外延材料研究和生產的關鍵設備,AIXTRON (愛思強)是全球領先的MOCVD設備供應商,多年來致力于為量產化合物半導體器件提供高良率的外延技術解決方案。

愛思強副總經理 方子文

本次會議中愛思強副總經理方子文帶來了《實現GaN和SiC功率器件產業化的關鍵MOCVD技術》主題演講,他表示,在全球電力電子系統革新的大趨勢推動下,化合物半導體在未來市場中有非常大的應用場景。SiC在越來越多的汽車應用逐漸獲得認可,而GaN正加速滲透進消費市場。

為了實現器件的優良性能,外延層的制備至關重要,方子文博士分析了寬禁帶半導體外延批量生產技術的最新進展,包括用于SiC外延的AIX G5 WWC和用于GaN外延的AIX G5+ C批量生產解決方案。AIX G5 WW C MOCVD使用基于經過量產客戶驗證的AIXTRON行星式反應器平臺,并導入全自動化卡匣式(C2C)晶圓傳輸系統,實現了業內單腔最大片數(8 x 6英寸)及最大產能。它同時提供了靈活的6英寸和4英寸配置,旨在將生產成本壓縮到最低,同時保持優良的產品質量。另外,明年愛思強也將會在市場推出8英寸設備。

中國已經成為全球外延設備的主要驅動力量,愛思強自90年代起開始在中國開拓市場,未來愛思強還將繼續參與到更多的技術活動中去,為中國帶來更多的新技術與新理念,進一步促進化合物半導體市場的發展。

晶湛半導體

近年來,伴隨GaN功率器件在消費電子、工業和數據中心以及新能源汽車、智慧交通等領域受到廣泛歡迎,高質量GaN外延材料成為行業關注的焦點。晶湛半導體是專門提供 GaN 外延解決方案的外延代工廠,生產的GaN外延片產品涵蓋了200V~1200V功率應用,可提供耗盡型與增強型兩種結構,并已進行了完備的外延相關專利布局。本次會議中,晶湛半導體高級經理朱鈺分享了《應用于功率器件的GaN外延片進展》。

晶湛半導體高級經理 朱鈺

自20世紀90年代首個GaN-on-Si HEMT 結構問世以來,由于Si和GaN巨大的材料晶格失配和熱失配所導致的外延生長難題就長期困擾業界,因此,大尺寸高質量GaN-on-Si HEMT 外延技術就成為GaN在電力電子領域廣泛應用的巨大挑戰。

繼 2014 年成功推出商用 200mm GaN-on-Si HV HEMT 外延片后,2021年9月,晶湛半導體運用其完全自主知識產權的相關專利技術,優化了AlN成核層和材料應力控制技術,成功攻克12英寸(300mm)無裂紋 GaN-on-Si外延技術,在滿足大規模量產和應用所需的漏電要求前提下,成功覆蓋200V、650V、1200V等不同擊穿電壓應用場景需求,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

近年來,隨著SiC器件的推陳出新,關于SiC器件應用的研究不斷展開,其中驅動技術的研究對于新型半導體器件的應用有著重要意義。

青銅劍技術市場經理張行方

本次會議中,青銅劍技術市場經理張行方為大家帶來了《碳化硅驅動技術解析》主題報告,報告中他介紹了SiC與Si器件的差異,相比于Si器件,SiC器件擁有更快的開關速率、更高的dv/dt、更低的開通閾值以及更差的門極負壓耐受能力。

鑒于SiC器件開通閾值較低,門極負壓耐受能力差,容易出現門極誤導通現象,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,為抑制高速開關帶來的尖峰電壓的影響,需要在輸出側增加尖峰電壓抑制電路,來降低震蕩進入到芯片的幅值,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動方案、驅動IC、功率半導體器件動態參數測試系統等。

青銅劍技術專注于IGBT、MOSFET和碳化硅等功率半導體器件驅動的研發、生產、銷售和服務,產品廣泛應用于新能源汽車、軌道交通、新能源發電、工業節能、智能電網等領域,為超過300家客戶提供優質的電力電子核心元器件產品和解決方案服務。

集邦咨詢

受益于新能源汽車、光伏儲能、智能電網、工業自動化等下游應用市場需求的多點爆發,功率半導體市場迎來了此輪高景氣周期。寬禁帶半導體SiC/GaN將通過突破Si性能極限來開拓功率半導體新市場,也將在部分與Si交叉領域達到更高的性能和更低的系統性成本,是未來功率半導體產業發展的重點方向。

集邦咨詢化合物半導體分析師 龔瑞驕

集邦咨詢化合物半導體分析師龔瑞驕為大家分享了《寬禁帶功率半導體市場現狀及展望》主題報告,分析了整個行業的發展趨勢: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襯底在整個產業中的重要性,國際功率大廠都在向上延伸滲透進材料端,取得SiC襯底資源是進入下一代電動車功率器件的入場門票。他還提到,未來寬禁帶半導體將電動車中大規模應用,隨著汽車平臺高壓化趨勢愈演愈烈,預估2025年電動車市場對6英寸SiC晶圓需求將達169萬片。

沙發論壇

在最后的沙發論壇環節中,集邦咨詢研究副總王飛擔任主持,與深圳大學半導體制造研究院院長王序進院士、三安集成電路銷售總監張翎、 晶能光電外延研發經理郭嘯、北方華創華南辦事處總經理牛群、高瓴創投運營合伙人呂東風、邑文科技副總經理葉國光,對當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,為部分化合物半導體業者撥開了迷霧,也貢獻了錦囊妙計。

沙發論壇

媒體采訪

本次會議,邀請到了不少財經與行業主流媒體,包括鳳凰網、證券時報、第一財經、21世紀經濟報道、每日經濟新聞、財聯社、半導體行業觀察、電子發燒友、問芯Voice、國際電子商情、電子工程專輯等,同時也對現場講者進行了深度訪談。

來源:集邦咨詢

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