【上海电力电子展】11月，国内外第三代半导体产业进程加速

上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于2020年7月1-3日在上海世博展览馆隆重举行，邀您关注今日上海电力电子展新资讯：

　　2019年11月，国际第三代半导体产业链上、中游各大企业继续发力，上游龙头企业扩产进程加速，大力发展与应用端的合作, 共同推动第三代半导体尤其是新能源汽车领域的发展，同时传统的半导体企业也不甘落后，着手布局第三代半导体产业。

　　电动汽车是未来各大汽车厂商的发展重点，未来交通将全面电动化，而第三代半导体创新则始于半导体材料衬底层面。SiC将为电动汽车中使用的半导体组件赋能更高的功率密度与更优的性能。国内各企业也纷纷抓住这一机遇，在技术和合作都有了较好的开始。

　　11月，SSLCHINA&IFWS 2019 在深圳会展中心盛大举行。技术与产业分论坛命中技术热点，预言技术及产业趋势。

　　国际动态

　　2019年11月，国际第三代半导体产业链上、中游各大企业继续发力，上游龙头企业扩产进程加速，大力发展与应用端的合作, 共同推动第三代半导体尤其是新能源汽车领域的发展，同时传统的半导体企业也不甘落后，着手布局第三代半导体产业。

　　1、 上游巨头科锐(CREE)分别在材料生产、货源供应以及应用合作三大方面有了新的进展：

　　材料生产

　　11月，科锐宣布完成首批200mm(8英寸)SiC晶圆的制样，将实现2022年生产SiC晶片。今年9月，科锐(CREE)宣布将投资近10亿美元，建造一座全新的采用最先进技术并满足车规级标准的8英寸功率和射频(RF)晶圆制造工厂。目前已经成功完成了首批8英寸SiC晶圆样品的制备，为其此前宣布的量产计划做好了前期准备。

　　货源供应

　　科锐与意法半导体扩大并延伸现有SiC晶圆供应协议，该协议将原协议(2019年1月签订)金额由2.5亿美元扩大至5亿美元，科锐将在未来数年向意法半导体提供先进的150mm(6英寸) SiC裸晶圆和外延片。供应协议的提升将进一步保障意法半导体用于SiC基产品制造所需的衬底体量。同时意法半导体将在未来几年实现SiC基产品的量产，帮助意法半导体应对在全球范围内快速增长的SiC功率器件需求，特别是在汽车应用和工业应用。

　　应用合作

　　科锐与ABB电网事业部宣布合作，提供汽车和工业领域SiC解决方案，协议内容包括在ABB功率半导体产品组合中将采用科锐WolfspeedSiC半导体产品，应用于电网、火车、牵引、工业和电动交通等市场。ABB是历史悠久的工业电力电气化解决方案的全球市场领导者，科锐与ABB的合作将有助于科锐扩大客户基础，进入包括电网和高铁在内的新市场，并推进其在电力、机车牵引、工业和电动汽车等市场的不断提升;同时帮助ABB加快进入正在快速扩大的电动汽车(EV)市场。

　　2、 传统半导体公司Soitec开始着手布局第三代半导体产业：

　　部署SiC材料及应用

　　2019年11月，法国半导体公司Soitec宣布与应用材料公司启动联合研发项目，共同开发新一代SiC衬底。该项目旨在通过提供先进技术与产品，提高SiC的可用性及性能，以满足电动汽车、通信及工业应用领域对SiC不断上涨的需求。

　　SiC的大规模应用一直受供应量、良率及成本等因素的限制。Soitec将与应用材料公司合作，联手突破上述限制：Soitec将应用其专利技术Smart CutTM(目前该技术广泛应用于SOI产品生产)，保障芯片制造商材料供应;而应用材料公司将在制程技术与生产设备方面提供支持。在此次研发项目中，两家公司将在法国原子能委员会电子与信息技术实验室(CEA-Leti)的衬底创新中心中增添一条SiC优化衬底实验生产线,此条生产线预计于2020年上半年开始运行，目标为在2020年下半年生产SiC晶圆片样品。

　　部署GaN材料及应用

　　在布局SiC材料的同时，Soitec也在积极部署GaN材料相关的射频及功率器件市场。今年5月，Soitec以3,000万欧元现金收购GaN外延硅片材料供应商EpiGaN公司。EpiGaN是比利时的一家提供GaN-on-Si、GaN-on-SiC外延片的企业，2010年从比利时微电子中心(IMEC)独立。EpiGaN的GaN产品主要用于射频元器件(包含但不限于5G器件)和传感器应用收购EpiGaN后，Soitec硅产品组合将得到进一步的扩展并补充，为射频、功率系统创造新的工艺解决方案。EpiGaN将被整合成为Soitec的一个业务部门，收购EpiGaN还将为Soitec现有的Power-SOI产品创造新的增长空间。

　　3、 德国企业博世(BOSCH)11月宣布，目前正在研发SiC半导体，用以进一步提升电动车的能源使用效率，预计该半导体材料将于 2020 年开始投产。

　　国内动态

　　电动汽车是未来各大汽车厂商的发展重点，未来交通将全面电动化，而第三代半导体创新则始于半导体材料与衬底层面。SiC将为电动汽车中使用的半导体组件赋能更高的功率密度与更优的性能。国内各企业也纷纷抓住这一机遇，在技术和合作都有了较好的开始。

　　1、 青铜剑科技、基本半导体联合发布SiC电控解决方案

　　青铜剑科技、基本半导体联合发布了面向新能源汽车电机控制器的全SiC器件解决方案，采用自主研发的1200VSiC MOSFET芯片及车规级功率模块封装，配合稳定可靠的SiC门极驱动器，将有效提升新能源汽车电驱动系统关键部件性能。

　　基本半导体专门针对碳化硅器件的材料制备、芯片设计、制造工艺、封装测试、驱动应用等各方面进行研发，覆盖产业链各个环节。基于独有的SiC外延技术，基本半导体SiC功率器件性能达到国际先进水平，推出的车规级全SiC功率模块，内部集成两单元1200V/200A SiC MOSFET和SiC续流二极管，产品充分发挥SiC功率器件的性能优势，采用最新的SiC MOSFET设计生产工艺，栅极电输入电容、内部寄生电感、热阻等多项参数达到业内领先水平。

　　青铜剑科技专门提供电力电子核心元器件产品和解决方案服务。根据不同应用需求，针对不同厂家的SiC器件配套推出了SiCMOSFET驱动方案，具有60kHz至100kHz高工作频率、100kV/μs高抗干扰能力、快速短路保护响应等特点。青铜剑科技SiCMOSFET驱动方案有助于充分发挥SiC功率器件高温、高频、高压的优势，可广泛应用于汽车的传动系统、电池充电器、直流变换器，以及工业的光伏逆变器、马达驱动器、不间断电源、开关模式电源等领域。

　　2、 国内外下游应用企业强强联合

　　2019年11月，比亚迪股份有限公司与丰田汽车公司签订合资协议成立纯电动车的研发公司。新公司将于2020年在中国正式成立，丰田与比亚迪各出资50%。新公司将开展纯电动车及该车辆所用平台、零件的设计、研发等相关业务。该公司将由双方从事相关业务的人员组建。新公司的成立有助于提升比亚迪在纯电动车市场的竞争力，在研发品质、安全能力等方面与丰田强强联合。

　　第十六届中国国际半导体照明论坛技术与产业分论坛命中技术热点，预言技术及产业趋势。

　　1、 光电子技术及应用

　　光电子领域，紫外LED器件、Micro/Mini LED等新型显示、汽车照明等都成为热点发展方向。另外，结合智能家居的智慧照明受到了广泛关注。

　　紫外LED器件的潜在市场规模体量相较其他材料仍然偏小，但是紫外器件特别是紫外传感器、紫外探测器、紫外光电器件在国防航天、消防报警、杀毒应用领域的应用具有重要意义。紫外LED技术仍然处于研发阶段，关键问题在于如何提高紫外LED的效率。从不同紫外器件进展来看，UVA LED目前进展稍微快，基本开始进入产业化。UVC LED仍然处在研发问题阶段，探测器的进展要稍微快于LED器件。

　　在Mini LED等新型显示及工程应用领域，短期内最适宜国内企业探讨携手发展的技术路线是 Mini LED背光结合LCD技术：既能消化面板产能，又能提升LED用量;同时由于量产技术也相对成熟，随着芯片技术进步、转移技术发展、封装形式多样化、驱动IC技术的不断成熟，驱使成本不断下降，可与国外OLED技术路线进行竞争。直接显示的Micro LED产品将是未来的最终方向，但目前红光技术问题仍待解决，加之成本过高，企业及研究机构希望通过蓝光LED+量子点材料进行RGB色彩转换，目前正在纷纷布局相关研究。

　　在汽车照明方面，由于2019年汽车行业整体不景气，国产车销量疲软，国内LED企业车用器件销量不高。且由于汽车照明对散热、一致性、可靠性要求高，国内器件使用仍面临障碍。国内企业竞争策略应该从尾灯、信号灯切入，布局相关研究，并不需要在前照灯等与国内外技术差距较大的领域硬碰硬。未来智能驾驶时代，汽车灯具和显示器将成为各种传感器的载体，其软件和通信方面的占比会越来越高，传统车灯龙头已经转向软件和通信。

　　2、 功率电子技术及应用

　　功率电子技术领域，预计到2024年宽禁带半导体功率电子器件(SiC&GaN)的市场占有率将由目前的2.3%增加到接近10%。

　　目前国际典型的SIC功率器件，电压可实现650V/1200V/1700V，电流5A/10A/20A/40A/100A/150A/200A。虽然单芯片已经可以达到200A/1200V，但对于电力推进、电力转换、轨道交通等领域，单芯片的功率容量仍需要进一步提升。SiC功率电子在新能源汽车上的应用仍然是关注重点，SiC器件损耗降低，助力汽车轻量化发展。器件结构方面，虽然目前市面依然是以平面结构(planar)技术为主流，但功率密度提升的需求将会驱动功率器件的槽栅结构(Trench)技术成为主流。

　　GaN功率电子技术逐步迈向产业化阶段，随着目前GaN功率器件在快充市场的应用逐步被打开，高效率、小尺寸、高可靠、门极驱动集成IC、8英寸代工等成为会场热词。

　　3、 微波射频技术及应用

　　技术方面，大会论坛关注GaN微波射频器件及其单片集成电路材料外延、建模、设计与制造、可靠性技术及HEMT器件在移动通信中的应用等各方面

　　应用方面，随着5G商业化正式落地，GaN微波射频在5G方面的技术及应用成为关注重点。5G的商业化落地促使终端射频前端模块模块量价齐升。5G应用中，由于5G宏站需要提供连续性覆盖，覆盖范围在100m以上，如实现与4G相同的覆盖率，5G宏站数量约为4G基站的1.2-1.4倍;小基站应用于热点区域或更高容量的业务场景，覆盖范围在100m以内，数量保守估计是宏基站的2倍，预计未来5G小基站将达到700万个。早期市场主要是宏基站，中后期小基站将会成迅速发展，预计2020年以后将会快速增长。2019-2022年，国内基站预计需求 4inch GaN RF wafer 60-80万片。

文章来源：材料深一度

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