标签: 第三代半导体

英飞凌于近期宣布，其位于马来西亚的新晶圆厂正式进入第一阶段建设，该晶圆厂将成为全球最大、最具竞争力的 8英寸碳化硅（SiC）功率半导体晶圆厂。无独有偶， 安森美、意法半导体、罗姆 等国际巨头纷纷投入 8英寸碳化硅晶圆市场 。 在江西万年芯看来， 这一趋势预示着半导体行业即将迎来新 一轮的技术革新和市场扩张。 “8英寸”扩大产能 据权威预测，到 2029年SiC市场容量将达到100亿美元。在巨大增量市场的吸引下，第三代半导体产业热闹非凡。 Wolfspeed是量产8英寸碳化硅晶圆的“先行”厂商，其在美国的工厂已实现稳定生产。该公司还计划在未来几年内继续扩大产能，以满足日益增长的市场需求； 安森美近期宣布，将于今年晚些时候对 8英寸碳化硅晶圆进行认证，并于2025年投产； 意法半导体已在欧洲和亚洲的多个国家设立制造基地。该公司计划在未来几年内将多个晶圆厂过渡到 8英寸碳化硅晶圆生产。在重庆，意法半导体与三安光电合作建设的8英寸碳化硅器件合资制造工厂，将成为国内首条具备量产能力的8英寸SiC衬底和晶圆制造线。 国内 也有 不少企业加速布局 8英寸碳化硅赛道，如天科合达、天岳先进、芯联集成、乾晶半导体、同光股份、科友半导体等。 为什么是 “8英寸”？ 碳化硅功率器件以其高电压、大电流、高温、高频率和低损耗等独特优势，在多个领域展现出广阔的应用前景。在新能源汽车领域，碳化硅器件能够显著提升车辆的续航能力和充电效率；在光伏发电和智能电网领域，碳化硅器件则能有效提高能源转换效率和系统稳定性。此外，碳化硅器件还广泛应用于工业电源、电机驱动与航空航天等领域。 当前，尽管市场上的 SiC尺寸仍以6英寸为主，但国内厂商都在积极布局8英寸。 据测算， SiC晶圆从6英寸扩大到8英寸，SiC芯片产量可增加90%，在8英寸晶圆上制造的SiC MOSFET芯片成本有望降低54%，这有利于进一步降低芯片成本。据业界人士预计，从2026年至2027年开始，现在的6英寸SiC产品都将被8英寸产品替代。 万年芯的技术突破 尽管碳化硅功率模块展现出广阔的市场前景，但目前仍面临一些挑战，如衬底和外延材料的成本较高，以及制造工艺的复杂性等。 作为国家专精特新 “小巨人”企业，江西万年芯微电子有限公司同样在碳化硅功率器件领域取得了显著突破。 万年芯 研发 包含 SiC PIM模块、智能功率模块（IPM）、半桥SiC模块和超低内阻SiC MOSFET等 ， 适用于驱动电机的变频器和各种逆变电源 、 充电桩电源、 5G电源、电网、高铁、汽车等行业。 通过不断的技术创新和产品优化，万年芯正逐步成为碳化硅功率器件市场的重要参与者。 随着第三代半导体企业加速布局 8英寸碳化硅晶圆市场，碳化硅功率器件的应用范围和优势将进一步得到拓展和发挥。万年芯等国内企业的崛起，也为我国半导体产业的发展注入了新的活力。

　　【哔哥哔特导读】第三代半导体在新能源汽车电驱系统中的渗透率情况是怎样的?特邀嘉宾为您解答! 　　作为新能源汽车领域的关键技术，SiC功率器件因其卓越的性能优势而成为行业发展的重要趋势。 　　与传统硅器件相比，SiC器件展现出更高的效率和更佳的耐高温特性，这不仅有助于减少能量损失，还能显著提升电动汽车的行驶里程。得益于其在高温下的良好运行能力，SiC器件还能降低冷却系统的需求，进而减轻车辆重量并优化整体性能。 　　作为第三代半导体的代表，SiC器件在体积和重量上相较于IGBT有显著减少，分别可缩小至其1/3和减轻40%以上。在不同工况下，SiC的功耗降低幅度可达60%以上，若将逆变器中的IGBT替换为SiC，效率可提升3-8%。 　　 　　这些显著的技术进步使得SiC功率器件在新能源汽车的电驱系统中，尤其是在逆变器和充电器等关键部件上的应用逐渐增多。 　　众多新能源汽车制造商已经认识到了SiC功率模块的优势，并开始广泛采用这一技术。例如，特斯拉的Model 3和Model Y，比亚迪的汉，蔚来的ET5和ET7，以及小鹏的G9和G6等车型，都已经实现了SiC电机控制器的量产。这些车型的续航里程和加速性能都得到了显著的提升。 　　据Yole统计，新能源汽车是SiC功率器件下游最重要的应用市场，预计到2024年新能源车用SiC功率器件市场规模将达到近12亿美元。 　　目前，第三代半导体在新能源汽车电驱系统中的渗透率情况是怎样的?新能源汽车电驱系统中功率器件的种类还有哪些? 　　4月27日，Big-Bit商务网将在深圳举办2024’中国电子热点解决方案创新峰会。届时，主办方Big-Bit商务网将邀请珠海英搏尔电气股份有限公司电驱CTO刘宏鑫为观众演讲《新能源汽车电驱系统中功率器件可靠性应用设计技术》。 　　峰会还将邀请新能源领域多名整机嘉宾及技术专家带来储能逆变器技术创新论坛、800V超充技术创新论坛、大功率数字电源技术创新论坛、智能网联汽车电子技术创新论坛以及大功率锂电BMS技术创新论坛的分享，还有Big-Bit产业研究室代表分享独家市场分析报告，帮助广大行业从业者了解市场发展趋势，敬请期待! 　　报名：进入哔哥哔特商务网填写资料即可 　　 　　本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载

电子行业今年有神马新的风向？ AI ? 第三代半导体？ 储能逆变？ 感觉身边接触到的就这几个吧，按照我的理解： 1、AI热火朝天，但是多久可以变现？如何转换量产？有没有信息安全问题？是我一直思考的问题。 2、第三代半导体也就是目前吵的沸沸扬扬的宽禁带半导体，GaN和碳化硅两种主流， 目前器件还是比较贵，新能源汽车应该是主流应用吧，中国新能源车火热，但是整个汽车经济并不景气。 作为一个在开关电源和工业机器人行业混了十几年的工程师来说，目前只有在MOS管和二极管上接触到新一代的半导体，损坏确实是小好多，很多行业应用不上，因为成本比较高，既要降成本，又要高可性能，现在的工程师也来越难混了。 3、储能逆变去年很多公司在挖人，不知道是不是真的很火。储能逆变，说白了是两部分组成，储能和逆变，就是电池和逆变器，电池是个大水池，用来存储电能，这里是直流，逆变就是把电池的直流电逆变成交流电，回到电网。也可以起到平衡电网的用电波峰和波谷。 你有什么看法，请一起探讨一下新的风向，新风向能持续多久，是不是应该凑一下热闹。

半导体产业网讯：一年一度的行业盛会，第八届国际第三代半导体论坛（IFWS 2022）&第十九届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2022）正式移师苏州，将于11月7日-10日在苏州国际博览中心举行，开启新征程。 汇集全球智囊 打造国际舞台 助力产业发展 国际第三代半导体论坛（IFWS）是由第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）在中国地区举办的、具备较强影响力的第三代半导体领域年度盛会，是引领全球第三代半导体新兴产业发展，促进相关产业、技术、人才、资金、政策合力发展的全球性、全产业链合作的高端平台和高层次综合性论坛。论坛以促进第三代半导体与电力电子技术、移动通信技术、紫外探测技术和应用的国际交流与合作，全面覆盖行业基础研究、衬底外延工艺、电力电子器件、电路与模块、下游应用的创新发展，成为全球范围内的全产业链合作交流的重要平台，引领第三代半导体产业发展方向。 ▲往届开幕大会现场 中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）伴着中国半导体照明产业的发展一路成长起来，已成为半导体照明领域最具规模，参与度最高、口碑最好的全球性高层次论坛。十几年的时间里，论坛尽最大力量打造国际性舞台，邀请全球顶级专家，传递最前沿的产业、技术发展信息。 论坛自举办以来，陆续吸引了全球从学术权威、产业精英到诺奖得主的广泛参与，2014年诺贝尔物理学奖获得者、蓝光LED发明人、美国加州大学圣塔芭芭拉分校工程学院材料系教授中村修二，LED黄光发明人George Craford，OLED发明人邓青云等。 ▲往届嘉宾合影 ▲往届论坛数据 至今，SSLCHINA已连续举办了十八届，IFWS也同期连续举办了七届，全球超过1900位专家学者、企业领袖、投资人等莅临现场发布了精彩演讲，参会观众覆盖了70多个国家和地区，累计2.9万余人到现场参会，集齐跨地区、跨领域的智慧合力，共同召唤产业发展新生态。 自2015年开始，IFWS与SSLCHINA同期举行，两大国际盛会强强联合，内容全面覆盖行业工艺装备、原材料、技术、产品与应用各环节，吸引了大量光电子、电力电子和微波射频领域的技术人才和项目团队，融合聚集了产、学、研、用、政、金多个层面的资源，通过论坛搭建的平台，实现信息互通和资源聚集，共同推动我国半导体产业的发展。 论坛选址围绕半导体相关产业聚集区、科研人才聚集区，以及政府支持的热点潜力发展区域，多年来分别在厦门、上海、北京、广州、深圳等地举办，对推动当地产业进步、项目落地、人才引进、国际合作，提升所在城市国际影响力等方面发挥了重要作用。 ▲两大国际论坛多角度全方位支撑产业企业发展 ▲全球网络：高校100+，顶级科研机构20+，行业组织30+ 两大论坛移师苏州 数十场会议活动促进交流合作 国内第三代半导体产业进入快速“成长期”，产业整体已从启动期逐渐向高速成长期过渡。我国长三角、珠三角、闽三角、京津冀鲁、中西部等都形成了第三代半导体产业集群，各地产能逐渐扩张，各具特色的产业集群也为第三代半导体产业注入了多元化的发展活力。长三角地区具有良好的产业发展基础和潜力，第三代半导体产业的发展也备受关注，得到了诸多支持。据了解，苏州工业园区从2006年起，就开始在该产业上布局。经过十几年的发力，已成为国内第三代半导体产业资源集聚度、产业化程度非常好的区域之一。 ▲往届会议现场 本次两大论坛移师苏州召开，一边是不断发展壮大的区域产业实力派，一边是行业发展风向标。2022年两者强强联手将碰撞出怎样的火花，非常令人期待。 从互联网+时代到创新生态，两大国际论坛一直紧随时代节奏，传递产业发展最强音，并将一如既往尽力汇聚全球顶级智囊团，做变化中的“哨兵”，紧盯最前沿，把握产业发展的风向与脉搏，与时共舞，助力第三代半导体产业打开新格局，开创新局面。 同时，除了重磅精彩的大会和主题分会20余场次活动之外，论坛设置了丰富的同期活动，并随着行业企业需求的发展变化不断调整完善，包括先进半导体技术应用创新展（CASTAS 2022）、创新创业大赛颁奖、ISA全球突出贡献奖颁奖\POSTER优秀论文颁奖、地方园区主题推介、项目路演、新品发布&产品推介会、商务对接交流晚宴&私享酒会、欢迎晚宴、人才供需对接会、商务考察、联盟成员/工作会议等等，为行业企业提供全方位的交流合作方式与平台。 ▲IFWS & SSLCHINA 2022 日程安排（拟） ▲更多同期活动 无论是行业龙头企业、初创团队或是行业服务机构，论坛都是十分精准的品牌展示、产品推广、技术交流、成果发布及寻求合作的优质平台和窗口。灵活多样的参与形式，在既保证了论坛高质量内容的同时，也为企业寻找到融入论坛大家庭的最佳路径。十几年来，论坛服务过的客户遍及全球，涵盖了大部分国内外知名的半导体材料、装备、器件及应用端企业，数量近千家，服务次数超过1200次。通过论坛期间的交流与对接，很多企业结识了潜在的合作伙伴，为自身发展把握住了机会。 ▲往届论坛颁奖典礼 ▲论坛部分往届合作客户 值得一提的是，论坛长期与IEEE合作，论坛论文集也被美国IEEE等多家学术机构收录。本届大会围绕“碳化硅功率电子材料与器件”、“氮化物半导体电子材料与器件”、“功率电子应用”、“衬底材料与装备”、“半导体照明与光电融合技术”、“超越照明创新应用”、“新型显示材料及应用”、“固态紫外材料与器件”等方向展开征文，投稿的录取论文会被遴选在IEEE Xplore电子图书馆发表，IEEE是EI检索系统的合作数据库。欢迎行业专家学者业界同仁积极投稿。 目前大会筹备工作正有序推进中，更多信息会陆续发布，敬请期待。

如何化解第三代半导体的应用痛点 在集成电路和分立器件领域，硅始终是应用最广泛、技术最成熟的半导体材料，但硅材料技术的成熟恰恰意味着难以突破瓶颈。为了打破固有屏障，半导体产业进一步深入对新材料、新工艺、新架构的探索。凭借着在功率、射频应用中的显著性能优势，第三代半导体逐渐显露出广阔的应用前景和市场发展潜力。 【导读】在 集成电路 和分立器件领域，硅始终是应用最广泛、技术最成熟的半导体材料，但硅材料技术的成熟恰恰意味着难以突破瓶颈。为了打破固有屏障，半导体产业进一步深入对新材料、新工艺、新架构的探索。凭借着在功率、射频应用中的显著性能优势，第三代半导体逐渐显露出广阔的应用前景和市场发展潜力。 所谓第三代半导体，即禁带宽度大于或等于2.3eV的半导体材料，又称宽禁带半导体。常见的第三代半导体材料主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（AIN）、氧化锌（ZnO）和金刚石等，其中又以碳化硅和氮化镓材料技术的发展最为成熟。与第一代、第二代半导体材料相比，第三代半导体材料通常具备更宽的禁带宽度、更高的击穿场强、更高的热导率，电子饱和速率和抗辐射能力也更胜一筹，在高温、高压、高频、高功率等严苛环境下，依然能够保证性能稳定。 图1：第三代半导体的材料特性 （图源：STMicroelectronics） 从应用领域来看，第三代半导体材料广泛应用于射频器件、光电器件、功率器件等领域。以功率半导体市场为例，据TrendForce集邦咨询报告，在新能源汽车、光伏储能、智能电网等市场需求拉动下，预计2025年第三代半导体功率市场规模将增至47.1亿美元，年复合增长率高达45%。从下游细分市场来看，由于材料性能不尽相同，碳化硅与氮化镓在应用场景上也略有差异。碳化硅具备更高的热导率，主要面向新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等高压、高功率应用；而氮化镓则以其更高的电子迁移率，高频特性较好，广泛应用于PD快充、新能源充电桩、5G通信等领域。 图2：碳化硅及氮化镓应用优势领域 （图源：英飞凌） 整体而言，碳化硅、氮化镓器件市场已经初具规模，在功率和射频应用领域完成了对硅基半导体器件的初步替代。但由于材料制备技术、器件制造与封装工艺、动静态测试、驱动设计优化以及可靠性等问题尚未完全解决，导致第三代半导体器件的性能大打折扣，无法完全发挥其材料本身的优势。关键技术不成熟、成本居高不下，第三代半导体器件自然难以实现更大规模的商业化落地。下面我们就从碳化硅、氮化镓器件的应用痛点出发，梳理一下国际大厂是如何攻克这些难题的。 优化封装技术突破开关性能限制 与硅功率半导体相比，碳化硅功率器件拥有更快的开关速度、更小尺寸和更低损耗，有望在诸多应用中取代 IGBT 。然而受限于传统封装技术，碳化硅功率器件的性能优势难以完全得到发挥。传统封装形式通常采用TO-247N，栅极引脚和源极引脚的寄生电感将会与寄生电容发生振荡，从而使 MOSFET 导通所需的栅极电压降低，导通速度减慢。为此，一些厂商正在寻求更完善的封装方案，以优化器件性能，进一步挖掘碳化硅器件潜力。 贸泽电子在售的来自制造商 ROHM Semiconductor的SCT3080KW7TL，是一款7引脚SiC 功率MOSFET 。SCT3080KW7TL采用了TO-263-7L表贴封装，将电源源极与驱动器源极引脚分离开，可提供独立于电源的驱动器源，有效消除了导通时源极电感对栅极电压的影响。导通时，电流变化时间缩减，导通损耗降低；关断时，寄生电感减少，关断损耗也相应降低。此外，SCT3080KW7TL专有的沟槽式栅极结构将导通电阻降低了50%，输入电容降低了35%。 图3：SiC MOSFET平面结构与沟槽结构性能比较 （图源：罗姆） 具体来看，SCT3080KW7TL漏源极击穿电压为1.2kV，连续漏极电流为30A，具有很低的漏源导通电阻，数值为104mΩ。独立式驱动器源极也让SCT3080KW7TL驱动更加简单便捷、易于并联，有助于进一步降低应用设备的功耗。在太阳能逆变器、DC/DC 转换器 、开关电源、 电机驱动 等领域，SCT3080KW7TL已经取得了广泛应用。 ROHM Semiconductor另一款也在贸泽有售的BM2SC121FP2-LBZE2，则是一款准谐振AC/DC转换器IC。该芯片同样采用了小型表贴封装TO-263-7L，内部集成了1700V耐压SiC MOSFET及其栅极驱动电路。与Si-MOSFET相比，BM2SC121FP2-LBZE2将AC/DC转换器控制IC、800V耐压Si-MOSFET、齐纳二极管、电阻器和散热板集成在一个封装内，极大地削减了部件数量，在小型化方面极具竞争优势。同时，该芯片内置了高精度过热保护功能，实现了更高的可靠性能。 图4：BM2SC12xFP2-LBZ应用电路 （图源：罗姆） 此外，BM2SC121FP2-LBZE2采用了电流检测电阻作为外部器件，IC设计简单且高度灵活。控制电路采用准谐振方式，运行噪声低、效率高、可软启动，可充分降低EMI。整体而言，BM2SC121FP2-LBZE2为大功率逆变器、AC伺服等工业设备提供了低成本、小型化、高可靠性、高效率的AC/DC转换器解决方案。 调整驱动设计降低功率损耗 作为栅极电压控制器件，MOSFET栅极驱动电压的振荡直接影响着元器件的可靠性，更甚至会造成电路故障或失效。MOSFET器件在转换过程中，栅极与漏极之间的米勒电容将会诱发米勒振荡，干扰栅源极电压上升，从而延长了开关切换时间，导通损耗大幅增加，系统稳定性也随之降低。对于SiC MOSFET而言，其出色的开关速度和性能更是加剧了米勒导通效应。因此，如何减少米勒电容、降低米勒效应的影响，成为各大厂商迫切需要解决的难题。 对此，贸泽电子在售的来自STMicroelectronics的SCTH35N65G2V-7AG提供了一种效果显著的解决方案。SCTH35N65G2V-7AG采用了STMicroelectronics第二代碳化硅MOSFET技术，具有极低的导通电阻和优异的开关性能。该器件漏源极击穿电压为650V，漏源导通电阻最大67mΩ，栅极电荷和输入电容极小，广泛应用于开关电源、DC/DC转换器和工业电机控制等领域。 为了缓解米勒效应，SCTH35N65G2V-7AG采用了有源米勒钳位技术，在瞬态电压额定值低于20V/ns时，有效地抑制了米勒振荡，减少了开关的错误导通率，提高了系统稳定性。在较高瞬态电压下，SCTH35N65G2V-7AG则通过在栅源极使用齐纳保护限制振铃，进一步优化电路输出波形。 此外，与传统IGBT相比，在相同额定电压和等效导通电阻下，SCTH35N65G2V-7AG表现出更加优秀的耐高温、低损耗性能，适用于高开关频率应用场景，可减小无源元件的尺寸。同时，SCTH35N65G2V-7AG的导通损耗与关断损耗均不受结温影响。温度从25℃上升至175℃时，该器件的导通电阻变化率明显低于竞争产品。 图5：导通电阻随温度的变化 （图源：STMicroelectronics） STMicroelectronics另一款贸泽在售的单栅极驱动器STGAP2SICSNTR为中高功率应用提供了一个易于使用的驱动方案。该器件可在栅极驱动铜导与低压控制接口电路间提供电流隔离，具备4A与轨到轨输出能力。STGAP2SICSNTR提供了两种不同的配置选项，第一配置具有独立输出引脚，通过使用专用的栅极电阻器独立优化导通和关断。第二种配置则具备单输出引脚和米勒钳位功能，抑制了半桥拓扑结构高速转换时产生的栅极尖峰。总体而言，STGAP2SICSNTR为功率转换和电机驱动器逆变器等 工业应用 提供了高度灵活、成本低廉的设计方法。 图6：STGAP2SICSNTR两种配置电路框图 （图源：STMicroelectronics） STGAP2SICSNTR内置了UVLO和热关断保护功能，可针对SiC MOSFET进行值优化。通过双输入引脚选择控制信号极性，实现硬件互锁保护，避免控制器故障时发生交叉输出，可帮助工程师轻松设计高可靠性系统，提升系统运行稳定性和抗干扰能力。 此外，STGAP2SICSNTR高压轨高达1,700V，全温度范围内dv/dt瞬变抗扰性在100V/ns左右，输入输出延迟低于75ns，PWM控制精度较高，能够有效提高系统精度。 贸泽电子在售的STMicroelectronics GaN半桥高压驱动器MA STE RGAN1TR，采用电源系统级封装，集成了半桥栅极驱动器和两个增强型高压GaN晶体管，为开关电源、充电器、太阳能发电、UPS系统、高压PFC、DC/DC和DC/AC转换器等应用提供了简单紧凑的解决方案。 图7：MASTERGAN1TR电路框图 （图源：Mouser） MASTERGAN1TR还内置了集成式功率分流器和自举二极管，漏源导通电阻约150mΩ，漏源击穿电压为650V，可为嵌入式栅极驱动器快速供电。同时提供UVLO保护和互锁保护，避免电源开关在低效率或危险条件下工作。 买电子元器件现货上唯样商城 总结 随着新能源汽车、电力电网和5G通信等领域迅速发展，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体凭借着其在高压、高温、高频应用中的优势，逐渐显露出对硅基半导体的替代作用。然而受限于传统封装工艺、驱动设计等技术瓶颈，第三代半导体器件散热、可靠性方面都面临着新的难题和挑战。 面对这些应用痛点，贸泽在售的多种类型的功率器件及模块、 门驱动器 在封装工艺和驱动技术方面进行了创新和优化，打破了传统技术的限制，最大限度地挖掘了宽禁带半导体材料的性能优势，推动宽禁带半导体器件更大规模的商业化应用落地。 技术发展日新月异，半导体产业对于新材料及材料技术的追求从未止步，超宽禁带半导体材料逐渐走进人们的视野。以氧化镓（GaO）为例，与碳化硅和氮化镓相比，该材料的带隙更宽、击穿场强更高，在大功率、高频率、高电压设备中拥有更高的应用价值和更广阔的发展前景。跟随技术演进方向，贸泽也将不断扩展产品类目，丰富解决方案，全面助力宽禁带、超宽禁带半导体的发展。