新能源汽車、5G通訊、光伏儲能等市場發(fā)展方興未艾，在當中扮演著愈加重要的SiC/GaN等寬禁帶半導體材料也成為時下最火熱的發(fā)展領域之一。在眾多應用中，化合物半導體材料被寄予厚望，但實際上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尚處于起步階段，產(chǎn)品自身及產(chǎn)業(yè)鏈還需要更進一步的升級。
TrendForce集邦咨詢旗下化合物半導體市場、全球半導體觀察在深圳福田JW萬豪酒店舉辦“2022集邦咨詢化合物半導體新應用前瞻分析會”，與來自不同行業(yè)的500多位菁英一起探索產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，共同展望化合物半導體市場的美好未來。
會議伊始，集邦咨詢總經(jīng)理樊曉莉發(fā)表致辭，她向所有參會嘉賓表示歡迎和感謝，并表達了對化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好祝愿。隨后，化合物半導體領域的行業(yè)專家與集邦咨詢分析師相繼發(fā)表精彩演講，演講精華匯總如下。
集邦咨詢總經(jīng)理 樊曉莉
北京大學
以SiC和GaN為代表的第三代半導體，正支撐起戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重塑國際半導體產(chǎn)業(yè)格局。北京大學沈波教授以《我國第三代半導體技術/產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和國家十四五科技規(guī)劃》為題，為大家?guī)砹司实难葜v。
北京大學教授、寬禁帶半導體研究中心主任 沈波
報告中談到，第三代半導體是支撐 “新基建”和”中國制造的核心技術，其中制成的射頻器件事關國家安全和世界戰(zhàn)略平衡，是新一代移動通信系統(tǒng)核心部件，而功率器件則是新能源汽車、高鐵動力系統(tǒng)、新一代通用電源、電力系統(tǒng)核心部件，另外，基于GaN基LED的半導體照明正顯著影響和改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>
對于國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，沈波教授指出，全產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成, 比較完整，但高端產(chǎn)品（特別是電子器件領域）差距較大，部分高端產(chǎn)品還是空白。國內(nèi)應致力于從實現(xiàn)“有無” 到解決“能用”和“卡脖子” 問題，實現(xiàn)第三代半導體全產(chǎn)業(yè)鏈能力和水平提升，整體國際同步，局部實現(xiàn)超越。
Wolfspeed
作為SiC和GaN技術領域的領導者，Wolfspeed 產(chǎn)品家族包括了 SiC 材料、功率開關器件、射頻器件，針對電動汽車、快速充電、5G、可再生能源和儲能、以及航空航天和國防等多種應用。
Wolfspeed華南區(qū)銷售總監(jiān) 柯鴻彬
本次會議中，Wolfspeed華南區(qū)銷售總監(jiān)柯鴻彬為大家?guī)砹恕禤owering the Future – 馭動未來》主題報告，他重點講述了汽車系統(tǒng)中SiC技術的優(yōu)異表現(xiàn)以及Wolfspeed公司的SiC領先解決方案，例如在22kW雙向OBC中，Si方案成本是SiC方案的1.18倍；SiC方案的峰值系統(tǒng)效率更高，能達到97%；以及SiC方案的功率密度也有很大提升，達到約~3kW/L。另外，他還描述到30kW雙向電動車充電模塊中SiC方案的優(yōu)勢等。
Wolfspeed目前擁有垂直一體化的布局，在全球SiC襯底市場份額中排名第一，其位于美國紐約州Marcy的Mohawk Valley Fab工廠是目前全球最大的SiC制造工廠，實現(xiàn)200mm制程。這一采用領先前沿技術的工廠預計將于2022年初投入使用，屆時將大幅擴大公司SiC產(chǎn)能，Wolfspeed正在推進多個產(chǎn)業(yè)從Si到SiC的重要轉型。Wolfspeed SiC技術憑借著卓越的性能開啟新的可能，并將為我們的生活方式帶來積極變化。作為SiC技術的先鋒引領者，Wolfspeed對于未來的前景激動不已。
晶能光電
晶能光電在硅襯底GaN技術領域已耕耘近二十載，在全球率先實現(xiàn)硅襯底GaN技術在LED領域的產(chǎn)業(yè)化和市場應用。
晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理 郭嘯
本次會議中，晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理郭嘯為大家?guī)砹恕豆枰r底氮化鎵Mini/Micro LED顯示技術發(fā)展與未來》主題報告。
MiniLED部分，他重點談到了晶能光電硅襯底MiniLED 超高清顯示屏應用進展和正在開發(fā)中的TFFC芯片P0.6—P0.3間距解決方案，以及硅襯底垂直結構MiniLED產(chǎn)品量產(chǎn)規(guī)劃。
Micro LED部分，他指出，相比成熟的OLED技術，Micro LED顯示技術的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化還存在很多的困難，其中紅光LED是Micro LED技術的重大瓶頸之一，開發(fā)高效的氮化鎵基紅光Micro LED成為當務之急。但值得關注的是，2021年9月，晶能光電成功制備紅、綠、藍三基色硅襯底Micro LED陣列，在Micro LED全彩芯片開發(fā)上邁出了關鍵的一步。
從可見光到不可見光，從普通照明到Micro LED新型顯示，從發(fā)光器件到GaN功率器件，晶能光電專注硅襯底GaN技術，正在給客戶提供更有技術含量的產(chǎn)品，從“性價比”提升至“質(zhì)價比”，為客戶創(chuàng)造更大的價值。
ROHM
ROHM作為SiC功率元器件的領軍企業(yè)之一，擁有垂直一體化的產(chǎn)業(yè)布局。ROHM早在2010年開始量產(chǎn)SiC MOSFET，2012年開始供應符合AEC-Q101標準的車載級產(chǎn)品，如今已與國內(nèi)外汽車企業(yè)深度合作。
羅姆公司高級工程師 羅魁
本次羅姆公司高級工程師羅魁為大家?guī)砹恕稖\談電動汽車市場的SiC器件應用》主題報告，他重點介紹了SiC在電動汽車主機逆變器/OBC/DC-DC轉換器中的應用，以及ROHM公司的下一代SiC-MOSFET和未來的發(fā)展戰(zhàn)略。
在DC-DC轉換器中，除了小型、高效率這一基本需求之外，隨著高壓化和雙向化等需求走向多樣化，SiC將大規(guī)模應用。而在主機逆變器部分，SiC能通過提高逆變器效率來減少電池裝載量，從而降低整車系統(tǒng)成本，但SiC于此也面臨著器件/封裝技術以及成本等課題。
ROHM公司做出了相應的努力，在器件技術方面實現(xiàn)RonA和SCWT的trade-off改善；封裝技術上支持雙面散熱模塊，支持銀燒結技術，并開始下一代先進SiC模塊的研發(fā)；成本上ROHM擁有IDM模式的優(yōu)勢，實現(xiàn)了SUB結晶缺陷減少，以及采用先進的晶圓加工技術和邁向8吋化。
另外，ROHM第四代SiC-MOSFET實現(xiàn)了業(yè)界頂級的低導通電阻和高短路耐量，將在日趨激烈的SiC市場中獲得更多客戶認可，搶占市場份額。對于未來SiC發(fā)展戰(zhàn)略，ROHM計劃在2025年取得全球30%市場份額。
華燦光電
GaN為第三代半導體材料，禁帶寬度是Si的3倍，擊穿電場是Si的10倍，因此，同樣額定電壓的GaN開關功率器件的導通電阻比Si器件低3個數(shù)量級，具有高轉換效率、低導通損耗的特性，開關損耗極低，能夠提高系統(tǒng)整體效率，降低系統(tǒng)整體成本。
同時，相同耐壓條件下GaN器件尺寸只有Si器件的1/10，大大減小了電路中儲能原件如電容、電感的體積，從而成倍地減少設備體積，減少銅等貴重原材料的消耗。
華燦光電副總裁 王江波
在《新應用下GaN技術的發(fā)展和挑戰(zhàn)》主題報告中，華燦光電副總裁王江波指出，GaN材料成為紫外，藍光，綠光LED和激光器等光電器件實現(xiàn)的基礎，廣泛應用于照明，顯示，通信，醫(yī)療等多個領域。
華燦光電具有十幾年GaN相關的外延及芯片（LED）制造經(jīng)驗，在新一代顯示用芯片Mini&Micro LED領域，華燦光電處于業(yè)內(nèi)領先地位，在Mini LED領域，合作伙伴涵蓋行業(yè)內(nèi)大多數(shù)龍頭企業(yè)，公開披露的包括臺灣群創(chuàng)、京東方等知名企業(yè)，公司與產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密協(xié)同合作，引領新型高端顯示產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進程。在Micro 領域，公司中小尺寸產(chǎn)品與戰(zhàn)略客戶合作取得關鍵進展，良率穩(wěn)步提升，滿足客戶系統(tǒng)驗證要求; 大尺寸圓片波長均勻性顯著得到提高，公司巨量轉移技術與設備廠商以及下游戰(zhàn)略客戶聯(lián)合開發(fā)，進展順利。
2020年，華燦光電開始進入GaN電力電子器件領域，產(chǎn)品主要面向移動消費電子終端快速充電器、其他電源設備，云計算大數(shù)據(jù)服務器中心、通信及汽車應用等領域。目前GaN 電力電子器件外延片已達到國內(nèi)先進水平，芯片相關工藝完成階段性開發(fā)，6英寸硅基GaN 電力電子器件工藝已通線，100mm柵寬D-Mode器件靜態(tài)參數(shù)已達國際標準。華燦光電預計2022年底推出650V cascode產(chǎn)品，2023年具備批量生產(chǎn)和代工能力。
英諾賽科
憑借優(yōu)秀的性能，近兩年來GaN技術在消費電子市場的發(fā)展一路突飛猛進，普及速度十分快，獲得越來越來越多品牌客戶和消費者的認可。英諾賽科作為國內(nèi)GaN功率器件的領軍企業(yè)，已建成中國首條8英寸硅基氮化鎵外延與芯片大規(guī)模量產(chǎn)生產(chǎn)線，也正以其脫穎而出的銷售表現(xiàn)引領全球GaN產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
英諾賽科高級經(jīng)理 賀鵬
本次會議中，英諾賽科高級經(jīng)理賀鵬帶來了《GaN的應用機會及挑戰(zhàn)》的主題演講，報告以碳達峰、碳中和為背景、結合GaN功率器件的優(yōu)勢，聚焦智慧照明、電機驅(qū)動、數(shù)據(jù)中心等領域，展望了未來GaN在電能變換的優(yōu)勢和潛力；同時，對GaN在當前應用中的問題和挑戰(zhàn)進行了分析，概述了對應的解決方案及方向?？傊?，隨著技術、應用和行業(yè)的發(fā)展，GaN功率器件必將在實現(xiàn)“雙碳”的道路上大展身手！
作為領先的第三代半導體技術供應商，英諾賽科的IDM全產(chǎn)業(yè)鏈集成制造模式將為客戶帶來更加高效、高可靠性的產(chǎn)品及解決方案，為氮化鎵產(chǎn)業(yè)乃至化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。
AIXTRON
MOCVD設備是化合物半導體外延材料研究和生產(chǎn)的關鍵設備，AIXTRON (愛思強)是全球領先的MOCVD設備供應商，多年來致力于為量產(chǎn)化合物半導體器件提供高良率的外延技術解決方案。
愛思強副總經(jīng)理 方子文
本次會議中愛思強副總經(jīng)理方子文帶來了《實現(xiàn)GaN和SiC功率器件產(chǎn)業(yè)化的關鍵MOCVD技術》主題演講，他表示，在全球電力電子系統(tǒng)革新的大趨勢推動下，化合物半導體在未來市場中有非常大的應用場景。SiC在越來越多的汽車應用逐漸獲得認可，而GaN正加速滲透進消費市場。
為了實現(xiàn)器件的優(yōu)良性能，外延層的制備至關重要，方子文博士分析了寬禁帶半導體外延批量生產(chǎn)技術的最新進展，包括用于SiC外延的AIX G5 WWC和用于GaN外延的AIX G5+ C批量生產(chǎn)解決方案。AIX G5 WW C MOCVD使用基于經(jīng)過量產(chǎn)客戶驗證的AIXTRON行星式反應器平臺，并導入全自動化卡匣式（C2C）晶圓傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了業(yè)內(nèi)單腔最大片數(shù)(8 x 6英寸)及最大產(chǎn)能。它同時提供了靈活的6英寸和4英寸配置，旨在將生產(chǎn)成本壓縮到最低，同時保持優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量。另外，明年愛思強也將會在市場推出8英寸設備。
中國已經(jīng)成為全球外延設備的主要驅(qū)動力量，愛思強自90年代起開始在中國開拓市場，未來愛思強還將繼續(xù)參與到更多的技術活動中去，為中國帶來更多的新技術與新理念，進一步促進化合物半導體市場的發(fā)展。
晶湛半導體
近年來，伴隨GaN功率器件在消費電子、工業(yè)和數(shù)據(jù)中心以及新能源汽車、智慧交通等領域受到廣泛歡迎，高質(zhì)量GaN外延材料成為行業(yè)關注的焦點。晶湛半導體是專門提供 GaN 外延解決方案的外延代工廠，生產(chǎn)的GaN外延片產(chǎn)品涵蓋了200V~1200V功率應用，可提供耗盡型與增強型兩種結構，并已進行了完備的外延相關專利布局。本次會議中，晶湛半導體高級經(jīng)理朱鈺分享了《應用于功率器件的GaN外延片進展》。
晶湛半導體高級經(jīng)理 朱鈺
自20世紀90年代首個GaN-on-Si HEMT 結構問世以來，由于Si和GaN巨大的材料晶格失配和熱失配所導致的外延生長難題就長期困擾業(yè)界，因此，大尺寸高質(zhì)量GaN-on-Si HEMT 外延技術就成為GaN在電力電子領域廣泛應用的巨大挑戰(zhàn)。
繼 2014 年成功推出商用 200mm GaN-on-Si HV HEMT 外延片后，2021年9月，晶湛半導體運用其完全自主知識產(chǎn)權的相關專利技術，優(yōu)化了AlN成核層和材料應力控制技術，成功攻克12英寸(300mm)無裂紋 GaN-on-Si外延技術，在滿足大規(guī)模量產(chǎn)和應用所需的漏電要求前提下，成功覆蓋200V、650V、1200V等不同擊穿電壓應用場景需求，厚度不均勻度減小至 0.3%，晶圓翹曲Bow<50μm，為GaN-on-Si外延片導入更加成熟精密的12英寸(300mm) CMOS 工藝線鋪平了道路。
青銅劍技術
近年來，隨著SiC器件的推陳出新，關于SiC器件應用的研究不斷展開，其中驅(qū)動技術的研究對于新型半導體器件的應用有著重要意義。
青銅劍技術市場經(jīng)理張行方
本次會議中，青銅劍技術市場經(jīng)理張行方為大家?guī)砹恕短蓟栩?qū)動技術解析》主題報告，報告中他介紹了SiC與Si器件的差異，相比于Si器件，SiC器件擁有更快的開關速率、更高的dv/dt、更低的開通閾值以及更差的門極負壓耐受能力。
鑒于SiC器件開通閾值較低，門極負壓耐受能力差，容易出現(xiàn)門極誤導通現(xiàn)象，增加米勒鉗位電路用于旁路外部門極電阻，能極大降低回路阻抗。另外，為抑制高速開關帶來的尖峰電壓的影響，需要在輸出側增加尖峰電壓抑制電路，來降低震蕩進入到芯片的幅值，確保其低于寄生電路的開通閾值，從而有效避免芯片的異常工作。最后他介紹了青銅劍的碳化硅驅(qū)動方案、驅(qū)動IC、功率半導體器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)等。
青銅劍技術專注于IGBT、MOSFET和碳化硅等功率半導體器件驅(qū)動的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務，產(chǎn)品廣泛應用于新能源汽車、軌道交通、新能源發(fā)電、工業(yè)節(jié)能、智能電網(wǎng)等領域，為超過300家客戶提供優(yōu)質(zhì)的電力電子核心元器件產(chǎn)品和解決方案服務。
集邦咨詢
受益于新能源汽車、光伏儲能、智能電網(wǎng)、工業(yè)自動化等下游應用市場需求的多點爆發(fā)，功率半導體市場迎來了此輪高景氣周期。寬禁帶半導體SiC/GaN將通過突破Si性能極限來開拓功率半導體新市場，也將在部分與Si交叉領域達到更高的性能和更低的系統(tǒng)性成本，是未來功率半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點方向。
集邦咨詢化合物半導體分析師 龔瑞驕
集邦咨詢化合物半導體分析師龔瑞驕為大家分享了《寬禁帶功率半導體市場現(xiàn)狀及展望》主題報告，分析了整個行業(yè)的發(fā)展趨勢：SiC正在加速垂直整合，而GaN則形成IDM模式與垂直分工并存的局面。另外，龔瑞驕還講述了SiC襯底在整個產(chǎn)業(yè)中的重要性，國際功率大廠都在向上延伸滲透進材料端，取得SiC襯底資源是進入下一代電動車功率器件的入場門票。他還提到，未來寬禁帶半導體將電動車中大規(guī)模應用，隨著汽車平臺高壓化趨勢愈演愈烈，預估2025年電動車市場對6英寸SiC晶圓需求將達169萬片。
沙發(fā)論壇
在最后的沙發(fā)論壇環(huán)節(jié)中，集邦咨詢研究副總王飛擔任主持，與深圳大學半導體制造研究院院長王序進院士、三安集成電路銷售總監(jiān)張翎、 晶能光電外延研發(fā)經(jīng)理郭嘯、北方華創(chuàng)華南辦事處總經(jīng)理牛群、高瓴創(chuàng)投運營合伙人呂東風、邑文科技副總經(jīng)理葉國光，對當前熱度超高的話題展開了積極熱烈的討論和誠意滿滿的分享，為部分化合物半導體業(yè)者撥開了迷霧，也貢獻了錦囊妙計。
沙發(fā)論壇
媒體采訪
本次會議，邀請到了不少財經(jīng)與行業(yè)主流媒體，包括鳳凰網(wǎng)、證券時報、第一財經(jīng)、21世紀經(jīng)濟報道、每日經(jīng)濟新聞、財聯(lián)社、半導體行業(yè)觀察、電子發(fā)燒友、問芯Voice、國際電子商情、電子工程專輯等，同時也對現(xiàn)場講者進行了深度訪談。
來源：集邦咨詢
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