精英云集,国产碳化硅正飞速发展。

6月15日,2023碳化硅功率器件应用及测试技术大会在无锡·锡山盛大启幕。


本次大会由锡山经济技术开发区管委会主办,杭州三海电子科技股份有限公司协办,碳化硅芯观察和芯TIP承办,吸引了来自业内的650+专家学者、企业界人士相聚一堂,共同探讨碳化硅技术发展路径,展望第三代半导体产业发展美好前景,围绕热点问题和最新研究成果“头脑风暴”,立足当前产业发展,共话未来的机遇与挑战。


碳化硅芯观察&芯TIP详细梳理了30+演讲嘉宾分享的干货,看大咖们如何为国产碳化硅的发展方向出谋献策。


01.

碳化硅,机遇与挑战


江苏省半导体协会秘书长秦舒进行了大会致辞,他指出,江苏是集成电路的大省,也是国内重要的功率半导体生产基地。近年来,随着一批重大项目的引进与建设,无锡集成电路产业再创新高,建成完整覆盖集成电路各环节的高新技术产业集群,第三代半导体产业已经初具规模。作为无锡集成电路产业版图上重要的一极,锡山经济技术开发区集成电路产业集聚发展态势也已初步形成。

▲江苏省半导体协会秘书长秦舒

秦舒表示,希望与会的嘉宾,能够借助本次大会的平台,为行业的发展带来新的思路和创新,通过技术对接实现成果转化,为我国的科技创新和第三代半导体产业发展,贡献更多的智慧和力量。


随后,锡山经济技术开发区党工委委员、管委会副主任郁枫进行了开幕致辞。他表示,近年来,开发区坚持把集成电路作为打造“四新四强”产业集群的重点,加大攻关布局、培育战略力量、强化产业发展,重点建设了特色专业园区、大院大所平台,集聚了一批产业链上下游企业。

▲锡山经济技术开发区党工委委员、管委会副主任郁枫

郁枫表示,本次大会的召开将有效促进第三代半导体产业上下游的交流合作、协同创新。开发区将以此为契机,进一步强化集成电路创新资源集聚,持续提升锡山集成电路产业的行业影响力。诚挚邀请各位专家学者、行业精英,把更多的朋友引荐到开发区,把更多的项目布局到开发区,携手共谱开发区高质量发展新篇章。


活动现场,锡山经济技术开发区科技局局长马成樑围绕区位优势、产业基础、经济实力、集成电路专业园区建设及配套政策、宛山湖生态科技城开发等方面,全方位多角度展示开发区优越的投资环境和一流的营商环境。

▲锡山经济技术开发区科技局局长马成樑

华大半导体战略规划部总经理王在《中国碳化硅产业发展的机遇与挑战》的主题演讲中指出,新能源汽车对里程的焦虑和双碳目标的实现,使得硅在功率上的性能被压榨到了极致。所以行业一直在探讨,要如何进一步提升功率转化,还有整个器件性能的提升。眼下,用新的材料替代成了一个主流思路。

▲华大半导体战略规划部总经理王辉

从应用场景看,碳化硅最大的发展窗口在于新能源汽车市场领域。“所以对碳化硅从业者来说,‘得汽车得天下’。”王辉表示,如果一家碳化硅企业没有抓住汽车产业变革的爆发式窗口期,在碳化硅这个事情上就不一定能持续下去。从目前整个行业的发展来看,碳化硅在车载OBC、DCDC上都已投入使用,同时特斯拉、比亚迪等车企也在大规模应用碳化硅器件。而一些尚处于开发中的车型,比如中高端车型会至少打造一套碳化硅动力平台作为备份。据华大半导体预计,整个行业会在今年或者明年爆发。


尽管如此,碳化硅要完全取代硅还需要相当长的时间。王辉认为,碳化硅技术处于快速发展期,但整体应用仍受限于良率、成本、特性。在短时间内,碳化硅不会进入到硅的某些应用领域。包括在两者重合比较多的领域里,渗透率也将是逐步的。


“碳化硅很贵”几乎是行业共识。但据王辉透露,国内做碳化硅的公司仍面临着盈利问题,其根本原因是衬底和外延的良率不高。而整个碳化硅衬底环节还有两个问题需要面对,“一是,有效产能和规划产能窗口期的错位。现在碳化硅衬底材料缺货非常厉害,大家都在拼命扩产,扩完以后是否能和市场需求相吻合?二是,整个碳化硅产业有可能在未来5年内向8寸迁移,我们现在投资,包括技术的迭代能不能赶上窗口期?”此外,王辉也提到,碳化硅产业只有协同创新才能把整个成本降下去。  


苏州汇川联合动力系统有限公司高级产品经理周长国也谈到了降本问题。他表示,降本将成为整个新能源汽车行业的主旋律。

▲苏州汇川联合动力系统有限公司高级产品经理周长国

从整车维度看降本体现在三方面,一是,继续压低零部件采购价格。零部件的采购价格最核心的有两个,电池和电驱动。动力电池的价格主要受到原材料的影响,对于OEM来说,想要压电池的价格和成本非常困难。所以也就出现了一种现象,整车厂带着现金去预定电池,反而在电驱动这里,都是7、8家厂商竞标一个项目,结果就是不断挤压毛利。


二是,推动技术降本,以电驱来说,主要包括电机和电控。电机的主要发展方向是高速、油冷,成本大概会有15%的降幅;另外是深度集成,成本也会达到10%~15%的降幅。三是,OEM自建供应链,可以更好地掌握关键技术并控制成本,同时也可以帮助OEM与供应商进行价格谈判和博弈,其中电驱尤为明显,未来电驱的成本价格会持续下降。


不过,周长国表示,目前OEM对于整个电驱的降本需求期望是年降10%,实际上因为电驱行业的恶性竞争,企业可以承受的空间最多只有3%的年降空间,这之间还会存在巨大的缺口。


BelGaN BV CEO  周贞宏博士发表了以《国际SiC产业投资趋势和挑战》为主题的演讲。他回忆称,在2015、2016年投碳化硅产业的时候,所有的公司都非常苦,因为没有人投,也不知道这个市场哪一天才会爆发。虽然碳化硅不是一个新事物,但早前的应用市场规模相当有限。

▲BelGaN BV CEO  周贞宏博士

从特斯拉Model3开始采用后,碳化硅正式迎来了快速上车期。最早特斯拉Model 3里有24颗碳化硅芯片,虽然单价比IGBT贵,但是碳化硅由于可以把逆变器做得更小,节省了外围电路、电感,机械件,进而可以在整个系统层面把成本做到更低。所以整个碳化硅产业在2018、2019年呈现出缺货状态,也促成了全国多桩并购,包括材料、切割、器件领域都出现了非常多的并购。


之后便是,碳化硅市场开始爆发起来,从2021年大约10亿美元,到2027年有望增加到60亿美元。周贞宏指出,要进入碳化硅赛道,并在国际赛道里占有一席之地,口袋里没有10亿美元很难有机会。因为碳化硅是以量取胜的行业,有规模效应,除非有突破性的创新,能颠覆所有的产业。同时他表示,国产碳化硅产业主要面临着两个挑战,经验不足和太分散。


国内除了比亚迪、华润微等头部公司,很多碳化硅企业都是2019年后才成立。相比国际巨头,人员、规模、技术都相对欠缺。以WOLFSPEED为例,其在2022年建新厂规划的周期是48个月,这其中不仅包括建厂时间,还得通过车规级可靠性认证。


另外, 近年来国内对碳化硅的投入非常大,但也非常零散。“这个市场竞争非常激烈,大部分没有规模没有创新的公司,再过3年5年可能都会很难生存下去。”周贞宏认为,现有的碳化硅公司在未来仍需要更多的合作,从国内、国外,通过合作、引进超前技术或者通过创新,才能有机会从中小公司发展壮大起来。


长三角集成电路工业应用技术创新中心测试总监 田茂从车规级芯片的检测认证意义、AEC-Q100/Q101简介、长三角中心平台介绍以及其核心业务四个方面分享了有关车规级芯片测试的专题演讲。

▲长三角集成电路工业应用技术创新中心测试总监田茂

其中提到,长三角集成电路工业应用技术创新中心,是由江苏产业研究院、无锡市人民政府还有锡山经济技术开发区共同打造的新型研发机构,致力于工业芯片的需求分析、产品定义、产品孵化,达到VIDM供应模式,为锡山在无锡地区打造一个产业的基地,也是一个中心的基本定义。该中心建设了五个平台,车规芯片是目前建设规模最大的平台,主要服务对象就是长三角设计企业提供车规级芯片的晶圆测试、产品验证和可靠性检测、快封还有失效分析,作为一个第三方实验室,按照Q100、Q101的标准完成车规级芯片的测试还有元器件的测试。


紧接着,能芯半导体总经理姜南博士分享了一下当前碳化硅产品测试现状和相关标准的解读。

▲能芯半导体总经理姜南

据姜南博士介绍,车规功率器件基本上分成三种,类似于IGBT,英飞凌标准模块,或者是双面冷却或者单面冷却的塑封模块或者是比较传统的塑封单管模块。可靠性测试在里面处于非常重要的位置,因为汽车要求在寿命期限(开的时候不要坏),尤其电动车在高速的时候不能出现无端的加速或者突然间的熄火,甚至电动车烧毁了,会产生非常大的人员的伤害。通过可靠性测试的方法,加速得到功率器件在实验室中的寿命,去反推出使用过程当中的寿命,所以可靠性测试通过把所有使用过程当中不同的影响因子,温度、振动、湿度、电压/电流的负载,通过温度循环/冲击、机械振动/冲击、高温高湿、反偏测试、功率循环等试验得到最终结果。


02.

SiC器件车用技术专场


专场主持人 / 元山 (济南) 电子科技有限公司 CTO 兰欣


我们知道碳化硅由于新能源市场的发展,这两年可以说站上了难得的风口,国产碳化硅产业目前是遍地开花,但是在车规级产品,特别是主驱碳化硅芯片方面国内尚未全面突破,主要是车规级的产品验证周期长,对芯片的可靠性要求更高。


现在主驱用的碳化硅芯片仍然掌握在国际巨头手中,国内外技术差距存在一定距离。本次大会上,01芯闻主编刘宁一先生为大家带来了《国际大厂车规级碳化硅芯片进展和趋势》的分享。

▲01芯闻主编刘宁一

他从“老、大、难”这三个关键词着手,分享了碳化硅的发展、财务状况以及未来的趋势。“老”,是说碳化硅的行业里面有强势的老厂商;  “大”,既是一个大市场,也是一个大投资;“难”,技术难,市场更难。


随后刘宁一聊了聊国产厂商的市场挑战,他表示,在未来的2-3年之间,国产的碳化硅厂商能够上线的总产能是343万片(6寸),这就意味着光国产的产能就能满足至少1000万辆全碳化硅EV的需求,如果大家都想做车规碳化硅利润比较高,所以说这么大的量,中国未来有规划。比如说2-3年有一千万辆全碳化硅EV吗?包括逆变器、车载充电机全部是碳化硅,会有这么大的量吗?可能没有。再加上五巨头庞大的市场份额,中国厂商不可能把本国企业的需求全占满,可能占50%或40%,比如说有一些国外的研发机构甚至给出更悲观的数据,中国厂商可能未来只能给中国客户占据中国市场20%的份额(至多),甚至只能占10%的份额。但同时大家都能看到五巨头2023年的产能已经售完了,2024年基本定完。


国际/国内车规等高端的碳化硅产品产能还是紧张,但是在中低端这一块国内开始内卷了,可能会卷的非常厉害,就像当年或者是现在的碳化硅二极管一样。再加上大厂现在开始做在地策略了,意法、英飞凌、安森美,中国的衬底或者是跟中国厂商合资厂生产的产品就给中国的用户用,是不是对我们本土厂商又是一个打击?


onsemi中国区汽车市场技术负责人 吴桐以其2015年参与制定的碳化硅白皮书指出,碳化硅技术主要存在三个痛点。一是,产能问题。无论是单芯片的产能还是尺寸的扩张,从6寸到8寸、良率的提升、疯狂扩建厂,都是为了实现大批量产生晶片,使成本下降。二是,封装技术问题。传统的IGBT有很多优势,包括可操作性、成本,但是在碳化硅领域,封装技术的要求有很多的提升和需求,这就需要行业对封装技术有进一步优化和升级的空间。

▲onsemi中国区汽车市场技术负责人 吴桐

三是,系统的整合问题。如何能进行系统整合,通过客户端更好的应用碳化硅也是一个问题。因为碳化硅并不是即插即用的,而要从系统层级,包括控制、保护、甚至包括整个三电系统、汽车的电气升级,可能都会有和碳化硅息息相关的东西,所以系统整合的升级也很重要。 


总体上,碳化硅技术并不是说得那么容易,不是光有碳化硅芯片就可以了,芯片还需要一个封装,需要系统才能发挥最大的价值。封装系统里面的设计难度不亚于整个芯片的设计,所以接下来可能会有很多新的技术随着封装来迭代。“我相信在未来几年,肯定会有类似的产品和碳化硅的封装模式,因为碳化硅的封装百家争鸣,每一家都有推出自己的碳化硅的封装,甚至我们很多下游客户也在做自己的封装,但是我相信,一旦有一款性能和成本都特别具备优势的技术,未来肯定是会一统天下的。”


博世汽车部件(苏州)有限公司汽车电子事业部功率半导体战略合作负责人 王骏跃表示,从生产阶段来看,纯电车由于电池生产所排放的二氧化碳,实际要比燃油车高,但如果把时间线拉长一点,把利用率的过程放进来,也就是从生产制造、使用到报废的整个过程看,新能源汽车尤其是纯电车的碳排放要比燃油车少得多。举个例子,65度的电池的碳排放会比燃油车减少大约20%,如果电池更小一些,可以降低30%左右。某种程度上,尽早地禁止燃油车销售意义重大。 

▲博世汽车部件(苏州)有限公司汽车电子事业部功率半导体战略合作负责人 王骏跃

据博世预测,2023年预计会有较多车企逐步采用800V技术,到2025年,国内乘用车和轻型商用车的销量大约在1400万台左右,其中纯电约50%,而在所有纯电车型中,碳化硅的渗透率将达到46%。到2029年,这个数据会更加可观,到时预计会有超过2000万台的乘用车和轻型商用车,其中纯电部分超过70%,碳化硅的渗透率将达到60%左右。


据王骏跃介绍,今年起,博世第二代产品会陆续上线,分立产品也会逐步推向市场。另外,与模块相关的产品部分,今年会提供一些对内使用的模块,并逐步在2025年左右推出一些对外的模块产品。据悉,博世内部有一项比较独特的碳化硅CSL模块技术,预计会在2023年提供样品,到2025年左右达到批产。采用博世最新碳化硅芯片技术的全新B6 SiC模块分为两个电压等级750V和1200V,以及行业标准的PinFin冷却和集成式冷却器这两种冷却方式,同时也做到了比较低的电感和更先进的烧结技术。


纳芯微市场总监高金萍介绍了目前纳芯微的三类产品,第一类是传感器芯片,包括最近推出的可以利用在汽车和光伏应用领域的电流传感器的产品;第二类是信号链相关的,隔离器、隔离接口、隔离驱动;第三类是电源芯片。

▲纳芯微市场总监高金萍

同时,她分享了对隔离器驱动的理解,“碳化硅的采用,你的驱动能不能跟碳化硅做很好的适配,能不能尽量地减少延时,做综合的优化,让你整体的效率更高,损耗更低。另外一个在功率密度的角度,我们看到了明显在驱动芯片上,大家可能会需要自己外搭图腾电流的结构,让驱动的电流更好的适配IGBT/碳化硅的产品,在未来看到明显的趋势,驱动芯片需要做更好的集成,同样的封装把驱动电流推到15安培,若系统更加的简洁,集成度更高,同时整体的功率密度也会得到最好的提升。”


华域汽车电动系统有限公司新能源汽车电控产品硬件经理 竺仁杰发表了以《高功率密度SiC电驱系统解决方案》为主题的演讲。

▲华域汽车电动系统有限公司新能源汽车电控产品硬件经理 竺仁杰

他尤其分享了华域汽车电控开发的思路和历程。华域汽车先从350V单电控开始开发,主要用于纯电车型上,开发了350V的双电控用于现在比较火的混动车型,在单电控的基础上提高电压使用碳化硅,即800V的单控,以及在这个基础上拓展出来的双控,主要是用于商用车的需求,因为功率比较大。华域汽车最早是在2018年进行的碳化硅项目的立项,2019年完成第一代的功能测试,2020年追求了效率的性能的提升,目前效率达到99.6%,EMC等级3的水平。


在车用专场的圆桌讨论环节,利普思半导体 COO丁烜明(圆桌主持人) 、上汽捷能MCU控制首席工程师王东萃、一汽研究总院功率电子性能开发主任李敏、 华域汽车新能源汽车电控产品硬件经理竺仁杰、安波福亚太区战略采购总监、Power BU Head陈斐契、纳芯微电子市场总监高金萍以《SiC芯片供应链安全与应用需求》的话题展开了激烈的讨论。

1.主机厂如何调研和定义未来的电驱动系统

2.车企自研SiC模块的优劣势

3.国内外电驱企业如何看待碳化硅与800V机遇

4.国产碳化硅芯片替代趋势

5.碳化硅芯片技术路线选择

6.车企对碳化硅芯片的要求与芯片供应破局


03.

SiC器件风光储应用技术专场


专场主持人 / 上海海姆希科半导体有限公司 副总经理 王健


飞凌零碳工业功率事业部大中华区高级技术总监陈立烽先生发表了以《碳化硅在绿色能源的应用挑战》的主题演讲。他从碳化硅赋能新能源应用、碳化硅在光伏与储能系统的应用、封装和驱动助力碳化硅应用以及英飞凌碳化硅的发展这四个角度展开解读。

▲英飞凌零碳工业功率事业部大中华区高级技术总监陈立烽

他进一步表示,碳化硅产品在新能源应用中有广泛的应用空间,实际应用的时候可以提升效率、简化电路结构、优化系统设计。如何达到这一点是我们共同努力,去把应用系统理解深、理解透的地方。其次是碳化硅的优化应用,需要驱动、封装的技术,这是如何保证碳化硅更好使用的保障。英飞凌在这个产品上不断的提升,大家通力合作,在这个产业上,在这些应用上一起探讨,把这个碳化硅在新能源领域,包括在其他领域可以不断的探索,一起提高。


万帮数字能源 智慧能源产品线电子主管 贾晓宇介绍了碳化硅功率半导体器件在工商业储能上应用。

▲万帮数字能源 智慧能源产品线电子主管贾晓宇

他总结表示,用梯形拓扑结构设计的碳化硅模块,基于该模块设计了一个碳化硅的PCS,峰值效率可以达到99%,额定功率可以达到98.5%以上。通过计算可以得到我们使用碳化硅的PCS,整个储能系统的充放电的循环的效率可以超过90%,比使用IGBT的PCS整个系统的充放电循环的效率可以提高1.6%。


上能电气 项目经理 鹿明星随后分享了上能电气产品当中SiC MOSFET在分布式光伏逆变器中的应用,以及他对于SiC MOSFET未来应用方向的想法。

▲上能电气 项目经理 鹿明星

他认为,对于未来SiC MOSFET的应用的几个方向,现在出现2000V的SiCMOSFET,对于1500V系统以及未来出现2000V甚至3000V的光伏系统,那个时候可以直接采用二电平,不用三电平或者多电平的方式,结构更简单,系统可靠性更高。大电流的应用,在多联、并联在车规功率模块当中很常见,单管目前应用比较少,未来主要是并联使用克服单颗管子发热损耗,因为MOSFET热度比较大,需要通过多个并联散热,还有单颗比较低的器件成本比较高。目前很多厂家提到应用SiCMOSFET对成本管控越来越高,碳化硅器件成本相对IGBT方案有一定难度,希望未来器件在良率的控制、性能的控制能提升,逐步的实现规模效应,可以全碳化硅应用,高频化的应用,提高产品的功率密度,降低产品的系统成本。


赛米控丹佛斯应用与技术经理邱建文发表了以《高功率密度要求下光伏逆变器用SiC模块开发进展》的主题演讲。

▲赛米控丹佛斯应用与技术经理邱建文

他演讲最后表示:“对于整个光伏的趋势来说,基本上我们是Vdc1500V,高压碳化硅效率能达到99%以上,这是一个相应的趋势。对于整个光伏市场来说,我们要达到碳中和要求,肯定是会有比较强劲的发展。当碳化硅芯片的价格由电动汽车的带动下,成本达到比较优化的时候,我们就可以使用全碳化硅达到最优的方案。但是对于碳化硅的应用,不是那么简单,需要从封装包括驱动等各个方面都要去用好,相信碳化硅一定是我们美好的未来。”


上海沛塬电子有限公司高级产品经理徐东分享了以《基于宽禁带器件的高频大功率模组以及模组的应用》为主题的演讲。

▲上海沛塬电子有限公司高级产品经理徐东

他表示,目前碳化硅确实改变了整个行业,碳化硅现在在大功率储能以及汽车方面的应用也给碳化硅市场带大了很大的机遇,沛塬电子也更加坚信走模块化方案,可以给客户更加高功率密度、更加高效、更加具有产品竞争力的电源解决方案,这是他们的优势,同时也是能够推进整个行业进一步升级的机遇。


另外,现在的市场应用确实非常发散,充满着各种各样的升级,所以应用其实也是非常的多样化。沛塬电子也是希望能够做到更多的快速化以及兼容化,结合他们的产品以及公司的特点,电子的模型的设计以及参数的模型封装的设计非常关键,对于沛塬电子追求极致化能够做到更好的产品是非常的重要。


正泰电气光储大功率项目负责人项策分享了SiC在光储系统中的失效模式案例分析。他的主要内容分为怎么定位到模块问题、问题解决思路、分析及实验、优化改善及总结。

▲正泰电气光储大功率项目负责人项策

在分享一个案例的时候,他综合所有的分析过程及实验,说明了某类碳化硅模块本身存在某些设计缺陷,设计时用硅的方法来评估测试碳化硅,导致余量不足,在多个外因联合加速推动下,使设计缺陷提前爆发,最终导致绑定线焊点寿命不够,老化疲劳,提前脱落。


瑞能半导体碳化硅产品线产品经理王越从碳化硅功率器件在光储充领域的应用以及瑞能半导体碳化硅的相关产品两个角度去做分享。

▲瑞能半导体碳化硅产品线产品经理王越

其中他提到一点,在车下,现在非常火热的充电桩,现在的充电桩比例可能到1,很快车桩比是1:1.5,随着电池包电压高压化,400V变成800V,充电桩也会迎来换代,现在基本是400-600V的输出电压,未来很快就是800-1000V了,也就意味着刚诞生没多久就面临产品的升级,这个速度非常快,商业变化也非常快。


04.

三海之夜-欢迎晚宴


6月15日晚18:30,约300余位专家学者、行业代表出席由三海科技大力支持的“三海之夜”欢迎晚宴。晚宴设置了丰富多样的抽奖活动,大家欢聚一堂,举杯共饮,现场气氛十分热烈。



05.

模组可靠性及测试技术专场


专场主持人 / 晶能微电子 测试高级经理 王斌


复旦大学研究员雷光寅带来了以《高可靠性、高性能碳化硅功率模块封装》的专题演讲。

▲复旦大学研究员雷光寅

他表示,随着新能源汽车、光伏、充电桩等应用对效率系数的不断追求,碳化硅功率半导体市场将迎来前所未有的增速。而功率模块封装技术对发挥半导体器件性能、延长器件使用寿命、降低系统成本起着关键作用。值得注意的是,先进封装材料、高散热效率与高功率密度封装技术将成为未来发展的趋势。


苏州住友电木有限公司销售副部长陈明涵先生分享了碳化硅模组封装新材料的解决方案。

▲苏州住友电木有限公司销售副部长陈明涵

他表示,碳化硅的封装挑战最大的几个方面在于:

1)封装,是把所有的整合一起,高温的硅胶或者是塑封料性能的挑战是非常大的。

2)基板,也就是大家现在讲的非常火的一些话题,有非常多的基板类型,哪一款最佳是大家各自的看法。

3)芯片粘接,目前来说越来越多的产品会转成银烧结,但是银烧结也有很多的问题需要解决。

4)内部互联,低电感互联。


无锡芯动半导体科技有限公司产品市场总监邓海明从新能源汽车对功率模块的需求、车规功率模块现状、车规功率模块发展趋势等方面给大家做了分享与判断。

▲无锡芯动半导体科技有限公司产品市场总监邓海明

他表示,车规功率模块后续的发展趋势有这样几大方向:

趋势一:从标准灌封产品到定制化塑封产品。

趋势二:器件从硅到碳化硅的转型。

趋势三:从单一器件到混合器件。


对于车规功率模块发展的趋势,他认为无论是灌封还是塑封都是相辅相成的,灌封产品目前在市场上应用的长广泛,虽然在封装方面性能优化是有限的,但是芯片的技术迭代拓宽是灌封产品在车规方面的应用,延长生命力。


IGBT与碳化硅的长期共存,可能有人认为碳化硅会完全取代硅基产品,基于需求端不同车型的应用,IGBT仍然有使用价值,即便是碳化硅成本得到优化,IGBT将与碳化硅长期共存。


成本是永恒的话题。今年整车价格战打得非常厉害,整车的价格战就是会传递到产业链的上游,传递到电驱,传递到功率模块,传递到功率模块上游原材料所有的供应商,无论是IGBT还是碳化硅,无论是何种封装形式,要把先进的产品从实验室搬到生产线的前提都是技术方案可行,同时商业价值是可实现的,成本是在满足需求的前提下最核心的目标,这也是所有技术迭代的方向。


致瞻科技的功率半导体负责人朱楠博士分享了以《模块创新设计方案在碳化硅应用系统中的价值》的专题演讲。

▲致瞻科技的功率半导体负责人朱楠

他着重介绍了电动压缩机系统对功率半导体器件的需求,首先是高效率,虽然说电动压缩机功率不大,10千瓦左右,但是整车的功耗当中占的比重非常可观,特别是夏季和冬季占20%和38%,压缩机在绝大部分的工况下都是很低载的功耗,最大的是对电池进行超级块充的时候散热,实际行驶功耗只有10%-20%,这个对碳化硅MOS是很好的场景,因为我们知道碳化硅MOS是单极形态器件,导通压件是电阻的特性这样轻载的工况下相比IGBT来说又更大的优势。


第二,提高半导体器件的开关频率,电动车当中因为没有发动机很大的噪声源,压缩机的噪音对整车的NVH是很大的影响,如果把噪音推到人耳极限范围之内,降低谐波,这样对NVH是可靠的。


第三,降本是一个永恒的话题,尽量让系统更加简化和小型化,所以集成化地把功率器件和驱动集成到一起IPM的模块非常受欢迎。致瞻科技自己开发了碳化硅IPM的模块,这个是比较紧凑的设计,相比于同等规格的IGBT的IPM来说,损耗是大大的降低,体积是它的一半。


忱芯科技总经理毛赛君分享了碳化硅功率模块瞬态电磁建模与精准开关特性表征及动态可靠性测试解决方案。

▲忱芯科技总经理毛赛君

他首先介绍了碳化硅功率器件特性优势以及应用挑战,紧接着介绍了碳化硅功率模块瞬态电磁建模与精准开关特性表征,最后就忱芯科技针对碳化硅半导体器件动静态特性以及动态可靠性测试全面解决方案做了分享。


他也介绍了一下忱芯科技,针对碳化硅器件动静态测试和动态可靠性测试的解决方案,从碳化硅晶圆级、芯片层面,到单管器件、功率模组,从静态特性、动态特性,到动态可靠性,包括临时功率,无功老化,光伏储能,车载DCDC的全套解决方案,助力国产功率半导体应用的表征和测试。


愿力创总经理任春茂分享了以《SiC功率模块AC无功老化测试方案》的专题演讲。

▲愿力创总经理任春茂

他认为芯片的测试应该分为几大类,一个是可靠性的检验,就是前期研发的,AQG这些检验标准都是在前期做研发性的测试,比如说HTRB和功率循环,在生产阶段是有参数这一块的测试,主要是动静态的测试,愿力创想引入的一个新的测试方式——生产老化测试,生产全检测试和应用测试


专场主持人 / 能芯半导体 总经理 姜南


赛晶亚太半导体科技(浙江)有限公司 技术支持总监 马先奎带来了以《性能优异的高可靠新型封装SiC模块》的专题演讲。

▲赛晶亚太半导体科技(浙江)有限公司 技术支持总监 马先奎

其中他提到,现在很多平台是400V平台,未来肯定会提高到800V,这里有几个方面的原因:

1)800V电压提上去,系统的电流会降低,对模块来说能耗会更加明显的降低,电驱体积可以做的更小。

2)充电功率可以提升,等待的时间会短一些,可以满足这个需求。

3)高频耗的驱动,系统的成本可以得到比较好的降低,提高竞争力。


此外,他还提到,对于模块的封装来说要考虑几个方面:

1)客户使用简便性,电气连接的形式,比如说是焊接,还是压接?

2)应用的时候跟散热器连接的方式,是采用直接吹冷的模式还是说要通过固定到散热器上传统的模式。

3)键合怎么提升寿命?满足车规的应用。


华峰测控市场总监刘惠鹏带来了以《SiC功率器件及模块ATE量产测试挑战和解决方案》的专题演讲。

▲华峰测控市场总监刘惠鹏

他提到,碳化硅的测试,大家讲把测试往左移,从模组往DBC移,DBC往KGD移、KGD往晶圆移,我们有静态的、动态的、电容的、双脉冲的、短路电流的......组合一起实现晶圆级动态静态在晶圆级one-touch-Down Test,一次测完减少带来可靠性的问题,在晶圆级发现的缺陷尽量的发现掉,所以说进一步减少往后面的成本的损失。


ASMPT 中国区销售经理 凌晓渊分享了功率半导体银烧结工艺整体解决方案。

▲ASMPT 中国区销售经理 凌晓渊

他表示,一辆新能源汽车,或者是纯电的汽车,最主要的最大的需求或者是比较大的变化就是需要一些大量的功率模块,需要一些相应的解决方案,从功率模块来讲,无论是IGBT、碳化硅也好,带来的问题是带来更高的功率密度,也会随之而来需要更高的可靠性,当然结温也会随之提高,从封装的角度讲也需要模块的小型化,从之前灌封的模块,再到一些塑封的解决方案。


除了模块本身来讲,对于一辆汽车来说,最直观的,对消费者也好,对使用者来说需要更长的续航里程,需要更快的充电速度,所以最近很火热的讲800V、750V的平台,从之前特斯拉400V的平台进行过渡,这个当中也需要很大储能的需求,一些充电的相应的配套的需求,这些方面也是用到大量碳化硅的元器件或者是功率半导体的元器件。


芯聚能高级研发总监朱贤龙带来了以《SiC车规模块的设计工艺以及可靠性》的专题演讲。

▲芯聚能高级研发总监朱贤龙

他提到,碳化硅是一个发热的器件,基本上你要谈碳化硅一定是要谈热阻,热阻在很多的客户终端评价一个产品好坏的时候问热阻多少,最高结温做到多少?基本跟热相关,怎么样改善热阻?其实方法就是那么多,提高你材料的导热率,现在大家在碳化硅MOS器件里面用的最多的是碳化硅,国内国外的水平做到90导热率,有一些个别的厂家其实现在已经可以提供130的高导热的陶瓷基板。


第二个就是减少连接层,第三个还有增加传热面积,其实有很多种方法,甚至同样的情况下都把芯片做大一点,也可以增加这个导热。他表示,芯聚能也在做一种新的跟一些厂商的合作,开发一些新的衬底,不是将传统的用双层的陶瓷基板焊接到底板上,也不是直接烧结到底板上面,而是陶瓷下部分的铜直接做成水冷的,这个样品也是在实际的产品当中已经做了一些前期评估和验证。从可制造性,可靠性上面来讲结果是非常好的。


毫厘机电研发经理隋志强先生也分享了他眼中的车用功率模块的先进热管理技术。

▲毫厘机电研发经理隋志强

据他介绍,毫厘机电是热管理解决方案的提供者,总部位于上海,分公司位于苏州的高新区,他们是一直做一些大功率能量场转换的散热与冷却,涉及到的一些范围也是比较广的,比如说高压电,新能源,比如说充电桩,充电枪,风电、光伏,再有数据中心,这都是毫厘机电比较擅长的地方。


最后,基本半导体技术营销总监魏炜跟大家聊了聊SiC MOSFET双脉冲测试方法及若干注意事项

▲基本半导体技术营销总监魏炜

他从功率器件双脉冲测试方法介绍、二极管反向恢复话题、电流检测装备的选择+相位校准问题+IGBT与SiC MOSFET测试方法差异等注意事项、TO-247-3和TO-247-4双脉冲测试对比等方向给现场观众做了详细的讲解与分享。


2天的会议,3大主题专场,30+演讲话题,40+重磅嘉宾,650+专家学者、行业代表展开碳化硅产业创新发展的思想碰撞,为产业发展注入硬核智慧力量、再添科技创新活力。

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