期間， “IFWS  2021：碳化硅功率器件與封裝應(yīng)用論壇“成功召開。會(huì)議由蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司、中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所、北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司、德國愛思強(qiáng)股份有限公司協(xié)辦支持。

 

 

▲蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司研發(fā)總監(jiān)鈕應(yīng)喜

 

會(huì)上，蕪湖啟迪半導(dǎo)體有限公司研發(fā)總監(jiān)鈕應(yīng)喜分享了“第三代半導(dǎo)體碳化硅器件產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展進(jìn)展”主題報(bào)告。他表示，SiC裝置具備提高轉(zhuǎn)換效率、減小能量損耗、增加功率容量、減小體積重量、提高可靠性等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)于提升效率降低裝置損耗，SiC對(duì)于提升效率降低裝置損耗，實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”具有重要意義!

 

SiC在1kHz-10kHz的中高頻、 >1000kW的中高功率范圍有競爭力。2019年，SiC電力電子器件市場規(guī)模在5.6億美金，預(yù)計(jì)2024年達(dá)到19億美金以上，中低壓需求較強(qiáng)的是新能源汽車。以特斯拉為例，采用碳化硅技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)汽車，續(xù)航能力提升10%，達(dá)595公里。比亞迪漢EV電機(jī)控制器首次使用了高性能碳化硅MOSFET控制模塊，續(xù)航能力達(dá)到了605公里。

 

同時(shí)，新能源汽車成為碳化硅發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，全球新能源汽車市場加速發(fā)展。2020年全球汽車市場銷量整體下滑，新能源汽車銷量逆勢(shì)增長43%，以德國為代表的歐盟國家和大眾、豐田、沃爾沃等車企加速轉(zhuǎn)型。根據(jù)預(yù)測(cè)，2030年，全球新能源汽車保有量最高將達(dá)到2.45億輛。

 

另外，智能電網(wǎng)是碳化硅器件重要的應(yīng)用領(lǐng)域，電力系統(tǒng)特點(diǎn)在于清潔、綠色能源、柔性交直流輸電、遠(yuǎn)距離、大容量，對(duì)裝置的需求包括工作電壓高達(dá)1100kV、工作電流高達(dá)6250A、傳輸容量110GW，對(duì)器件的要求為額定高壓10kV以上、大容量（數(shù)千安培）、全控、高可靠性、高溫。因此，更高電壓、更大容量、 更低損耗的柔性輸變電將對(duì)萬伏級(jí)以上的碳化硅功率器件具有重大需求。

 

碳化硅晶體技術(shù)的進(jìn)展方面，鈕應(yīng)喜博士表示，SiC產(chǎn)業(yè)鏈包括晶體、襯底、外延、器件、模塊和系統(tǒng)。SiC材料方面國內(nèi)主要是4英寸，6英寸在擴(kuò)量中，8英寸處于研發(fā)階段，而國際上，Cree正在建設(shè)8英寸生產(chǎn)線。器件方面，目前國內(nèi)新建的器件產(chǎn)線以6英寸為主，8英寸也規(guī)劃中。隨著國內(nèi)多家SiC單晶襯底廠和外延廠的投產(chǎn)，SiC晶圓的成本在快速下降。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)國內(nèi)有192家相關(guān)企業(yè)涉足SiC。SiC外延設(shè)備方面已經(jīng)具備8寸能力，不過主要以進(jìn)口設(shè)備為主，國內(nèi)目前也有5家左右設(shè)備廠家開始研制SiC 外延爐，國產(chǎn)設(shè)備一開始進(jìn)入市場驗(yàn)證中，預(yù)計(jì)未來碳化硅外延廠也會(huì)陸續(xù)增多。

 

碳化硅外延發(fā)展至今從理論、設(shè)備、工藝技術(shù)等方面已經(jīng)取得很大的進(jìn)展。理論方面：首先是臺(tái)階流模型的提出，其次是引入TCS生長體系，在理論基礎(chǔ)上，設(shè)備應(yīng)從硅烷體系發(fā)展到了氯基體系，外延設(shè)備也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代；再次就是未來4H-SiC外延生長將向多片式、大尺寸、高均勻性、低缺陷方向發(fā)展；最后，為了使器件的性能能夠進(jìn)一步提升，通過外延來實(shí)現(xiàn)部分器件結(jié)構(gòu)，主要是開發(fā)SiC外延溝槽填充技術(shù)，進(jìn)一步降低器件的導(dǎo)通電阻；在高壓應(yīng)用方面，厚膜生長技術(shù)比較滯后，未來需要解決的技術(shù)有：厚膜少子壽命，缺陷控制，材料的均勻性。

 

鈕應(yīng)喜博士建議，當(dāng)前在SiC晶體段，應(yīng)優(yōu)化技術(shù)，降低成本，加快6英寸產(chǎn)能擴(kuò)充，突破8英寸技術(shù)攻關(guān)；在SiC外延領(lǐng)域，應(yīng)加快8英寸外延生長技術(shù)及設(shè)備的研制，針對(duì)高壓領(lǐng)域，突破厚膜外延產(chǎn)業(yè)化技術(shù)；在芯片端，應(yīng)加快高端車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的量產(chǎn)技術(shù)。

 

（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請(qǐng)諒解?。?/div>