在SEMICON China 2020上探討功率及化合物半導(dǎo)體技術(shù)及發(fā)展前景

6月28-29日，“功率及化合物半導(dǎo)體國際論壇2020”于SEMICON China 2020同期在上海浦東嘉里酒店成功舉辦。此次論壇重點討論的主題包括：寬頻帶隙功率電子學(xué)、光電子學(xué)、通信中的復(fù)合半導(dǎo)體和新興功率器件技術(shù)。

SEMI中國區(qū)總裁居龍先生出席會議致辭。他表示歡迎來參加SEMICON China，這屆展會舉辦著實不易，這是一個堅持，舉辦過程中排除萬難曲曲折折。功率化合物半導(dǎo)體這個市場成長非?？焖?，可以預(yù)見今后幾年市場將繼續(xù)爆發(fā)，尤其5G時代來臨，還有汽車電子對于功率方面的需求，“我想這是一個重大的機(jī)會”。功率化合物半導(dǎo)體平臺將繼續(xù)扮演連接中國與全球的橋梁角色，“我們的愿望是‘跨界全球，心芯相連’，讓中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)可以融入全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，成為伙伴共同成長?！?/p>

英諾賽科（珠海）科技有限公司董事長駱薇薇在《硅基氮化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展“芯”機(jī)遇》演講主題中指出，新基建浪潮助推智能化時代發(fā)展，不僅芯片的需求量不斷上升，還帶動了第三代半導(dǎo)體氮化鎵的發(fā)展與應(yīng)用。硅基氮化鎵具有高頻、高開關(guān)速度、地單位面積導(dǎo)通阻抗、高功率密度的特性，完美滿足新時代發(fā)展的需求，將帶來一個萬億級的新市場。駱薇薇詳細(xì)分析了低壓氮化鎵的應(yīng)用與高壓氮化鎵的應(yīng)用，說明氮化鎵市場空間潛力巨大，同時氮化鎵在效率提升、制造成本有望更低、規(guī)?；a(chǎn)方面的巨大優(yōu)勢，將打造一個全“芯”的未來。

美國宜普電源轉(zhuǎn)換公司首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow帶來了《氮化鎵技術(shù)如何推動車載系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程》主題演講。氮化鎵功率器件、分立晶體管和集成電路的生產(chǎn)已經(jīng)超過10年，受益于較小的尺寸和更快的轉(zhuǎn)換速度，已在許多應(yīng)用領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。這些器件的體積比MOSFET要小好幾倍，很大程度上由于尺寸的優(yōu)勢，其生產(chǎn)成本也相對較低?，F(xiàn)在，氮化鎵器件在汽車上得到了大量應(yīng)用，對此，Alex Lidow在現(xiàn)場討論了激光雷達(dá)（光探測和測距）和48v功率分配兩個關(guān)鍵例子。

泰科天潤半導(dǎo)體科技（北京）有限公司總經(jīng)理陳彤探討了《碳化硅應(yīng)用方案可以做到多便宜》，首先，他解讀了電氣化新時代與功率半導(dǎo)體的進(jìn)展，并將硅基與碳化硅基功率器件作對比，指出，碳化硅MOSFET相對于硅IGBT和硅MOSFET的技術(shù)性能優(yōu)勢，體現(xiàn)在應(yīng)用上具備減少散熱組件、減少電容電感、更高工作溫度、減積減重、轉(zhuǎn)換效率、可靠穩(wěn)定等優(yōu)勢。陳彤認(rèn)為，在電力電子領(lǐng)域，最大的顛覆性變革就是碳化硅Mos取代硅IGBT。“碳化硅功率器件成本居高不下，原因有碳化硅材料、工藝和應(yīng)用技術(shù)突破門檻高；碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈過長，上下游反饋閉環(huán)費(fèi)時費(fèi)力；硬科技的投資和產(chǎn)業(yè)邏輯，國內(nèi)需要時間更新認(rèn)識?！睂Υ?，需要產(chǎn)業(yè)上下游的配合才能發(fā)現(xiàn)自己的問題、解決自己的問題，同時要在市場批量的實踐中暴露問題、解決問題。

德國愛思強(qiáng)股份有限公司高級部門經(jīng)理方子文帶來了《用于寬禁帶半導(dǎo)體材料大規(guī)模生產(chǎn)的解決方案》主題演講，他表示，在全球大趨勢的推動下，化合物半導(dǎo)體在當(dāng)前和未來的市場應(yīng)用中取得了重大的設(shè)計勝利，其中電力電子正處于從硅向SiC和GaN的重大轉(zhuǎn)變邊緣。與此同時，SiC半導(dǎo)體在越來越多的汽車應(yīng)用中獲得認(rèn)可，且GaN也已經(jīng)開始滲透到消費(fèi)層面的應(yīng)用。方子文認(rèn)為，要成為電力電子領(lǐng)域的可持續(xù)主流解決方案，不僅要在器件層面滿足性能、可靠性和成本的要求，還要在外延層面滿足這些需求。在現(xiàn)場，方子文報告了電力電子寬帶隙半導(dǎo)體材料的外延批量生產(chǎn)技術(shù)的最新進(jìn)展，包括最新推出的AIX G5 WW C批量生產(chǎn)解決方案。

錼創(chuàng)科技首席執(zhí)行官李允立作了《Road to ultimate display – production of MicroLED display 》演講，他表示，MicroLED能夠帶來極致的視覺體驗，同時這也是一個充滿挑戰(zhàn)的好機(jī)會。當(dāng)前MicroLED的生態(tài)系統(tǒng)基本建立起來了，其具備低耗電、高亮度、超高分辨率、高可靠性、快速反應(yīng)等優(yōu)勢。李允立認(rèn)為MicroLED非常適合做高亮度高透明度的應(yīng)用，這為MicroLED提供了更多的機(jī)會，比如汽車方面的應(yīng)用。而相比于傳統(tǒng)顯示器，MicroLED需要微縮到萬分之一，同時還要降低成本，這是批量生產(chǎn)需要克服的挑戰(zhàn)。

常州縱慧芯光半導(dǎo)體科技有限公司總經(jīng)理陳曉遲通過解讀《Next Generation VCSELs》，指出近年來在移動、零售支付、智能家居和汽車市場蓬勃發(fā)展的推動下，3D傳感領(lǐng)域也取得了許多令人興奮的進(jìn)展。然而，新興技術(shù)的出現(xiàn)同時伴隨著前所未有的要求，挑戰(zhàn)仍然存在。在三維傳感中，發(fā)射器是關(guān)鍵部件和關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一，陳曉遲具體分析了縱慧芯光VCSELs和ToF模塊的性能、可靠性和量產(chǎn)能力。并相應(yīng)介紹了縱慧芯光技術(shù)的發(fā)展路線，尤其是VCSELs在激光雷達(dá)中的應(yīng)用。

成都海威華芯科技有限公司副總經(jīng)理李春江圍繞《化合物半導(dǎo)體的毫米波通信應(yīng)用》主題，提出5G通信的中頻段商用之后，能夠為移動通信帶來更大帶寬的毫米波通信走到臺前，特別是低軌衛(wèi)星通信的巨大進(jìn)展。毫米波通信器件的近期市場包括微波通信與衛(wèi)星通信。遠(yuǎn)期來看，毫米波通信器件還將應(yīng)用在微波通信、衛(wèi)星通信以及5G通信市場。

北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司副總裁兼CVD事業(yè)部總經(jīng)理董博宇帶來了主題為《NAURA 的Si外延和SiC材料在功率器件領(lǐng)域的解決方案》的演講。他主要描述了北方華創(chuàng)提供的用于分立器件和MEMS的硅外延和碳化硅材料的技術(shù)解決方案。此外，還介紹了北方華創(chuàng)在硅外延設(shè)備、碳化硅外延設(shè)備和碳化硅晶體生長系統(tǒng)中的技術(shù)積累和性能優(yōu)勢。

英國牛津儀器中國區(qū)經(jīng)理Terry Chen的《Advanced Plasma Processing Solutions for High Performance VCSELs Focussing on Cost Down Per Wafer and Critical Device Performance》演講中，他指出人臉識別和數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用正在推動基于GaAs和InP的激光器的需求。為了確保設(shè)備在高效率的同時，控制成本最大化產(chǎn)量，就需要專門的工藝解決方案。Terry Chen介紹，通過集中開發(fā)和利用超過37年的CS技術(shù)、牛津儀器等離子技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出了先進(jìn)的等離子處理解決方案，能夠提供優(yōu)越的設(shè)備性能和降低晶片成本。

Qorvo FAE manager荀穎探討了《實現(xiàn)5G的關(guān)鍵技術(shù)-GaN》。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著5G技術(shù)的到來，進(jìn)一步推動了以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料的快速發(fā)展。GaN在微波射頻領(lǐng)域具有高效率、大帶寬與高功率的優(yōu)勢越來越受到矚目。5G將帶來半導(dǎo)體材料革命性的變化，隨著通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設(shè)備需要支持高頻性能的射頻器件，GaN的優(yōu)勢將逐步凸顯。

意法半導(dǎo)體Filippo Di Giovanni帶來了《Latest packaging developments enhance performance of Silicon Carbide power devices》主題演講。SiC技術(shù)使汽車包括牽引逆變器DC-DC轉(zhuǎn)換器和車載充電器，以及工業(yè)領(lǐng)域包括太陽能、UPS、儲能和PSU等的總擁有成本大幅降低，從而將這種新材料引入汽車成為可能。SiC技術(shù)的加速比市場預(yù)期要快得多，同時新的封裝和模塊被引入市場以優(yōu)化keyEV應(yīng)用（OBC,，DC-DC，牽引逆變器）。

中電國基南方有限公司教授級高工柏松探討了《碳化硅功率MOSFET技術(shù)問題及研究進(jìn)展》，指出SiC MOSFET產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展到第三代，采用新型柵氧、溝槽結(jié)構(gòu)等技術(shù)。國際上SiC電力電子器件技術(shù)處于快速增長期，全面推進(jìn)新能源汽車等領(lǐng)域的批量應(yīng)用。并介紹到，國基南方SiC G1DMOS技術(shù)初步建立，正在開展1200V產(chǎn)品的市場推廣，提升穩(wěn)定供貨能力。下一步，國基南方SiC MOSFET產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展規(guī)劃布局，將再2025年實現(xiàn)高壓SiC DMOSFET 6.5kV-15kV。

蘇州晶湛半導(dǎo)體有限公司董事長程凱闡述了《用于新型器件的GaN外延技術(shù)》，目前，GaN技術(shù)已經(jīng)為5G和電力電子產(chǎn)業(yè)做好了準(zhǔn)備，GaN外延在進(jìn)一步提高器件性能方面有很大的空間。氮化鎵(nGaN)、磷化鎵(pGaN)和異結(jié)構(gòu)氮化鎵(hetero-structures)的再生應(yīng)作為器件設(shè)計的常規(guī)方法。新興器件如多通道、p-FET和uLED可能為GaN應(yīng)用開辟新的市場，這些新應(yīng)用都是基于氮化鎵外延技術(shù)的創(chuàng)新。

江蘇微導(dǎo)納米股份有限公司首席技術(shù)官黎微明的演講圍繞《原子層沉積（ALD）技術(shù)自功率和化合物半導(dǎo)體的 應(yīng)用及國產(chǎn)化創(chuàng)新的展望》展開。他指出，ALD正在成為高性能、高可靠性電源和復(fù)合半導(dǎo)體器件的重要技術(shù)，在一些關(guān)鍵的工業(yè)領(lǐng)域中，國產(chǎn)鋁加工技術(shù)作為關(guān)鍵設(shè)備的作用越來越明顯。未來隨著不斷的創(chuàng)新和努力，ALD正在成為第四次工業(yè)革命時代的通用和有前途的技術(shù)。

SPTS Technologies易義軍作出《應(yīng)用于碳化硅和氮化鎵功率器件的PVD技術(shù)的進(jìn)步》演講，目前對高電壓運(yùn)行設(shè)備的需求不斷增加，特別是電動汽車的增長，已經(jīng)導(dǎo)致越來越多的采用碳化硅和GaN為基礎(chǔ)的動力設(shè)備。盡管來自硅基功率器件的持續(xù)競爭、高效率、抗惡劣環(huán)境和快速開關(guān)時間使SiC MOSFETs成為電力牽引的理想選擇。易義軍討論了如何使用物理氣相沉積（PVD）來沉積厚的正面金屬和薄的多層背面金屬。并詳細(xì)介紹SPTS Sigma?PVD技術(shù)如何克服各種挑戰(zhàn)，包括在厚金屬沉積過程中消除晶須，避免有機(jī)物污染，主動面保護(hù)和背面層的應(yīng)力控制。

安森美半導(dǎo)體王利民報告了《安森美半導(dǎo)體碳化硅（SiC）方案應(yīng)用于太陽能逆變器電源及電動汽車充電樁等》。首先，王利民解讀了安森美半導(dǎo)體的寬禁帶（WBG）生態(tài)系統(tǒng)，以及重點市場與驅(qū)動力。近年來5G通信、電動汽車和太陽能新能源等市場逐年增長帶來碳化硅（SiC）產(chǎn)品需求的迅速增加。SiC產(chǎn)品以比傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體革命性的性能突破實現(xiàn)了超高效率和超高功率密度的電源功率轉(zhuǎn)換。王利民介紹了市場的SiC典型應(yīng)用趨勢以及公司的全系列SiC產(chǎn)品方案和服務(wù)。

納微半導(dǎo)體副總裁、中國區(qū)總經(jīng)理查瑩杰在其《納微高集成氮化鎵功率芯片推動快充技術(shù)和市場的革新》的演講報告中對氮化鎵技術(shù)作了精彩概括，并分享了納微在氮化鎵領(lǐng)域的探索及成果。查瑩杰表示，充電速度是滿足手機(jī)實現(xiàn)大屏和大功率要求的最大痛點，而快充技術(shù)的關(guān)鍵因素在于使用的器件能否達(dá)到高功率密度、高能效、以及高開關(guān)速率等效果，具有禁帶寬度大、導(dǎo)熱率高等多項優(yōu)勢的氮化鎵恰恰滿足了它的要求。氮化鎵有兩個特性，一個是在消費(fèi)類領(lǐng)域幫客戶去賺錢，讓產(chǎn)品多元化、更有競爭力、產(chǎn)品更時尚等；另一個在工業(yè)、汽車服務(wù)器領(lǐng)域幫客戶去省錢，可以實現(xiàn)效率提升。

應(yīng)用材料公司半導(dǎo)體產(chǎn)品事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)何文彬以遠(yuǎn)程會議的方式參加了本次論壇并發(fā)表《功率技術(shù)的高產(chǎn)能制造》演講報告，分享應(yīng)用材料公司在功率器件方面的定位、服務(wù)及產(chǎn)品。何文彬表示，能源、汽車、工業(yè)、高效率系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)力，未來五年內(nèi)的市場份額將會增長10%。功率器件的主要技術(shù)包含SiC和GaN-Si，新的材料需要使用新的產(chǎn)品和技術(shù)來支持它們的制程，應(yīng)用材料服務(wù)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已超過50年之久，所提供的產(chǎn)品十分廣泛，包括最磊晶、摻雜、離子注入、干刻設(shè)備等，公司正在持續(xù)努力帶來下一代6吋/8吋的碳化硅/氮化鎵解決方案。

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司副總經(jīng)理、技術(shù)總監(jiān)劉春俊帶來《寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅襯底研究和產(chǎn)業(yè)進(jìn)展》演講，從碳化硅襯底材料方面分析碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢及天科合達(dá)的最新研究成果。碳化硅材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括功率器件和射頻器件，近期電動汽車的發(fā)展進(jìn)一步推動其增長進(jìn)入快速增長期。近幾年全球?qū)μ蓟璁a(chǎn)業(yè)的投資熱度大，中國的產(chǎn)業(yè)鏈已基本接近成熟，但碳化硅襯底材料的主要產(chǎn)出還是在美國，產(chǎn)量超過80%，中國還有較大提升空間，整個產(chǎn)業(yè)還是處在供求不平衡的狀態(tài)，能提供6英寸產(chǎn)品的企業(yè)也較少。劉春俊表示，隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，碳化硅器件的價格在逐步下降，質(zhì)量也在逐步提升。在性能提升的基礎(chǔ)上，碳化硅市場份額及競爭力將取得持續(xù)提升。

Power Integrations公司徐曄帶來了《智能集成最大化地提升了氮化鎵開關(guān)性能-談?wù)勻?qū)動氮化鎵面臨的挑戰(zhàn)》演講報告，重點介紹了高容量氮化鎵開關(guān)的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)。徐曄認(rèn)為，相比傳統(tǒng)的硅開關(guān)，高壓氮化鎵開關(guān)具備的優(yōu)勢眾所周知，氮化鎵的出現(xiàn)能夠更好地支持終端應(yīng)用達(dá)到更小尺寸、更高效率及更輕重量的需求，而集成技術(shù)是氮化鎵功率半導(dǎo)體成功的關(guān)鍵。

電動汽車的迅猛發(fā)展依賴于內(nèi)部的電路電子系統(tǒng)快速進(jìn)步，同時也對器件的成本、功率集成密度、可靠性等提出了新的要求。ABB中國技術(shù)支持專家王浩在會上作了《用于新能源汽車和牽引應(yīng)用的大功率SiC功率模塊開發(fā)》演講報告，分享了創(chuàng)新碳化硅功率模塊在電動汽車領(lǐng)域的高效益應(yīng)用。王浩表示，交通電氣化的發(fā)展趨勢對功率器件提出了新的挑戰(zhàn)，大規(guī)模應(yīng)用碳化硅功率模塊成為趨勢。

來自比利時微電子研究中心IMEC的Denis Marcon通過視頻連線的方式分享了8英寸GaN功率器件及IC技術(shù)：晶圓供應(yīng)商、代工廠、IDM廠商的新機(jī)遇，并展示了IMEC在功率器件上的最新研究結(jié)果。據(jù)Denis Marcon介紹，IMEC公司的200mm/8英寸的GaN-on-Si e-mode/常關(guān)模式技術(shù)已經(jīng)就緒，IMEC已經(jīng)開發(fā)了覆蓋100V-650V的GaN-on-Si應(yīng)用，并解決了氮化鎵功率晶體管的e-mode/正常關(guān)閉方面的技術(shù)難題，IMEC正致力于制造整體集成200v和650v的氮化鎵IC。

寬禁帶半導(dǎo)體及新型功率器件產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展依賴于設(shè)備、材料、先進(jìn)工藝等的強(qiáng)有力支撐，越來越多的新技術(shù)、新產(chǎn)品將會在智能制造、消費(fèi)電子、節(jié)能社會等領(lǐng)域得到應(yīng)用，寬禁帶半導(dǎo)體及新型功率器件在未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將扮演舉足輕重的角色，開啟新時代快速發(fā)展新篇章。