《電子技術(shù)應(yīng)用》
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碳化硅功率器件與模塊雙驅(qū)發(fā)力,,上海瀚薪加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

2023-01-14
來源:21ic
關(guān)鍵詞: 碳化硅 功率器件 專利

瀚薪擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及專利的器件設(shè)計(jì)和工藝研發(fā)的能力,,并另外開啟了碳化硅模塊賽道,,這離不開其前期構(gòu)建的技術(shù)基石和豐富的研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),。

第三代半導(dǎo)體的“風(fēng)口”已呼嘯而至,?!吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》已將推動(dòng)“碳化硅,、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展”寫入了“科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)”部分,。據(jù)Yole指出,與傳統(tǒng)解決方案相比,,采用碳化硅的解決方案可使系統(tǒng)效率更高,、重量更輕及結(jié)構(gòu)更加緊密,。以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體成本的逐漸降低,以及在5G,、毫米波通信,、新能源汽車、光伏發(fā)電,、航空航天等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求激增,,未來市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。

上海瀚薪致力于研發(fā)和生產(chǎn)寬禁帶半導(dǎo)體功率器件及功率模塊,,是目前國(guó)內(nèi)唯一一家能大規(guī)模量產(chǎn)車規(guī)級(jí)碳化硅MOSFET,、二極管并規(guī)模出貨給全球知名客戶的本土公司。今年年初,,瀚薪設(shè)立模塊公司,,采用自有SiC MOSFET和二極管設(shè)計(jì)高功率密度模塊,以IDM模塊公司的全新形象面世,。4月14日至16日,,上海慕尼黑電子展在新國(guó)際博覽中心成功舉行,探索科技(techsugar)與上海瀚薪科技董事,、運(yùn)營(yíng)總監(jiān)胡佑周博士,,就第三代半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展、碳化硅功率器件的增量市場(chǎng)以及企業(yè)發(fā)展規(guī)劃等問題進(jìn)行了探討,。

圖:上海瀚薪科技董事,、運(yùn)營(yíng)總監(jiān)胡佑周博士

技術(shù)基石穩(wěn)固,模塊業(yè)務(wù)延長(zhǎng)產(chǎn)品線

探索科技(techsugar)了解到,,瀚薪在上海新國(guó)際博覽中心N3館展出碳化硅器件,,同時(shí)在N2館設(shè)有展臺(tái)展出模塊產(chǎn)品,雙展位均有大量參會(huì)者觀覽交流,。胡佑周介紹說,,模塊在公司業(yè)務(wù)中重要性提高是瀚薪今年最大的變化。

瀚薪的業(yè)務(wù)集中于寬禁帶功率模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā),,SiC,、GaN功率半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和開發(fā);集成電路產(chǎn)品的研發(fā)和銷售,;車載電子產(chǎn)品等,。其業(yè)務(wù)涉及的行業(yè)包括新能源車的OBC/DC-DC/充電樁、光伏逆變器,、通信電源,、高端服務(wù)器電源、儲(chǔ)能,、工業(yè)電源,、高鐵,、航天工業(yè)等。瀚薪擁有碳化硅MOSFET,、集成型碳化硅JMOSFET,、肖特基二極管,以及全碳化硅模塊產(chǎn)品,,產(chǎn)品線齊全,。

瀚薪獨(dú)創(chuàng)集成型碳化硅JMOSFET(JBS integrated SiC MOSFET)結(jié)構(gòu)技術(shù),擁有自主設(shè)計(jì),、全球唯一量產(chǎn)的SiC JMOS產(chǎn)品,,實(shí)現(xiàn)了碳化硅的DMOSFET和JBS(肖特基二極管)的芯片內(nèi)集成,從而可以滿足電力電子應(yīng)用中對(duì)高功率密度規(guī)格,、高效率的需求,,實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片面積與電容特性的有效控制,提升應(yīng)用系統(tǒng)效率同時(shí)增加功率密度,。

瀚薪的部分碳化矽肖基特二極體

瀚薪的SiC DMOSFET開關(guān)器件,包括車規(guī)級(jí)650V/1200V/1700V系列碳化硅二極管和MOSFET均已規(guī)模量產(chǎn),;按照歐洲新能源車企要求開發(fā)的3300V系列也已量產(chǎn),,正在導(dǎo)入供應(yīng)鏈。瀚薪二極管經(jīng)過幾代技術(shù)更迭,,Vf可以做到1.3V左右,,透過集成肖特基二極管對(duì)壓降(Voltage Drop; VSD)特性帶來顯著改善,為電力電子應(yīng)用提供可靠性保證,。

瀚薪采用自有SiC MOSFET和二極管設(shè)計(jì)高功率密度模塊,,已量產(chǎn)出貨650V/1200V的全碳化硅功率模塊,1200V功率模塊用于新能源電驅(qū),,是一款推向全球的HTP模塊,。另外,在碳化硅MOSFET的單管電流這一重要參數(shù)上,,瀚薪可根據(jù)客戶需求靈活開發(fā),,比如應(yīng)用于汽車電器的模塊,相同芯片的電流大小可由600A升至750A以上,。

圖:瀚薪展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展出的高功率密度模塊

瀚薪擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)及專利的器件設(shè)計(jì)和工藝研發(fā)的能力,,并另外開啟了碳化硅模塊賽道,這離不開其前期構(gòu)建的技術(shù)基石和豐富的研發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),。上海瀚薪一直以來專注于投入SiC與GaN的材料特性,、制程工藝與功率半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及電力電子應(yīng)用的相關(guān)研究。經(jīng)過多年在碳化硅領(lǐng)域的深耕和積累,,2014年瀚薪完成了650V/1200V全系列碳化硅肖特基二極管產(chǎn)品的量產(chǎn)和車規(guī)認(rèn)證,,最大單管電流達(dá)到100A,;2017年量產(chǎn)650V/1200V全系列碳化硅MOSFET并通過車規(guī)認(rèn)證,最低內(nèi)阻可達(dá)20毫歐,。

碳化硅功率器件增長(zhǎng)點(diǎn):

新能源汽車,、光伏與軌道交通

胡佑周認(rèn)為,新能源汽車,、光伏與軌道交通將是碳化硅功率器件市場(chǎng)的新增長(zhǎng)點(diǎn),。

如今整個(gè)行業(yè)的應(yīng)用都在向高頻化和輕薄化發(fā)展,對(duì)功率器件模塊小型化和更高功率密度需求強(qiáng)烈,,這要求硬件具有更好的散熱性能和效率,。碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料,與第一,、二代半導(dǎo)體材料相比,,具有更寬禁帶寬度、更高擊穿電場(chǎng),、更高熱導(dǎo)率,、更高電子飽和速率及更高抗輻射能力,更適合新能源,、光伏與軌道交通等對(duì)高溫,、高頻、抗輻射有要求的行業(yè),。

新能源汽車,。新能源汽車給電池、OBC/DC-DC/充電樁帶來了新的增量,,650V/1200V的碳化硅器件在充電樁市場(chǎng)的需求很大,。

光伏。用于光伏逆變器的功率器件正朝著高溫,、高頻,、低功耗、高功率容量及智能化,、系統(tǒng)化方向發(fā)展,,新結(jié)構(gòu)、新工藝硅基功率器件正不斷出現(xiàn),,隨著需求推動(dòng)碳化硅功率半導(dǎo)體器件會(huì)走向另一個(gè)技術(shù)高度,。

軌道交通。硅基器件的研發(fā)已逼近物理極限,,化合物半導(dǎo)體前景廣闊,,地鐵、高鐵等軌道交通過去使用拉閘式機(jī)械式開關(guān),,如今要做數(shù)字化,,用固態(tài)方式來實(shí)現(xiàn)更可靠更穩(wěn)定可控的要求,,胡佑周也看好這部分市場(chǎng)。

另外,,胡佑周提到,,雖然不如上述三個(gè)領(lǐng)域的需求集中,電源與醫(yī)療領(lǐng)域客戶數(shù)量可觀,。目前碳化硅器件的成本比硅大概貴5到6倍,,但還在持續(xù)下降過程中,這些領(lǐng)域的市場(chǎng)需求會(huì)逐步釋放出來,。

結(jié)語

上海瀚薪團(tuán)隊(duì)在碳化硅領(lǐng)域的深入挖掘和探索已有10年累積,,其研發(fā)人員占比在70%以上,核心團(tuán)隊(duì)由20多位在半導(dǎo)體行業(yè)耕耘多年的專家組成,,研發(fā)核心人物胡佑周曾在臺(tái)積電(全球前三大半導(dǎo)體公司),、美國(guó)格羅方德、聯(lián)華電子(UMC)等國(guó)際半導(dǎo)體公司的新加坡分公司主管納米級(jí)芯片研發(fā)工作十年以上,。團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目涵蓋碳化硅材料研究,、功率器件設(shè)計(jì)、晶圓制造工藝,、碳化硅模塊設(shè)計(jì)以及應(yīng)用開發(fā)等,。

目前國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口,汽車產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)此依賴程度尤為突出,。發(fā)展至今,瀚薪已擁有深厚的,、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的器件設(shè)計(jì)和工藝研發(fā)的能力,,突破了國(guó)外大廠在碳化硅技術(shù)上的壟斷。據(jù)胡佑周描述,,近兩年,,隨著國(guó)內(nèi)對(duì)進(jìn)口替代的需求增加和碳化硅成本的下降,憑借優(yōu)異的品質(zhì),、良好的性能和成本優(yōu)勢(shì),,瀚薪的全線產(chǎn)品在歐、美,、亞一些國(guó)家已大規(guī)模使用,,國(guó)內(nèi)也有多家車企開始對(duì)瀚薪的產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證。胡佑周表示,,性能,、產(chǎn)品、服務(wù),、品牌是瀚薪運(yùn)營(yíng)過程中最看重的四個(gè)要素,,瀚薪扎根于本土,,將繼續(xù)以國(guó)際品牌、國(guó)際生產(chǎn)品質(zhì)和國(guó)際技術(shù)水平來要求自己,,為電力電子行業(yè)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,。



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