無(wú)論在消費(fèi)、工業(yè)還是汽車領(lǐng)域，目前氮化鎵都已有了成熟應(yīng)用的案例。英諾賽科銷售副總裁陳鈺林指出，在快充和激光雷達(dá)領(lǐng)域，氮化鎵已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)級(jí)別的出貨，英偉達(dá)在新一代人工智能處理器主板上也使用了100伏的低壓氮化鎵電源模塊。

與此同時(shí)，另一個(gè)關(guān)鍵的第三代半導(dǎo)體材料——碳化硅在過(guò)去兩年的全球市場(chǎng)也發(fā)生了些“微妙”的變化：碳化硅襯底供應(yīng)開(kāi)始嚴(yán)重不足，但Cree已和數(shù)個(gè)關(guān)鍵公司簽署了長(zhǎng)期供貨協(xié)議，并在2019年5月宣布未來(lái)五年投資10億美元，擴(kuò)展襯底生產(chǎn)線；英飛凌收購(gòu)了具有襯底制造技術(shù)的Siltectra；ST收購(gòu)了Norstel55%的股權(quán)等。

這些變化背后的“始作俑者”竟是特斯拉。自特斯拉在引入碳化硅MOSFET到主驅(qū)上并迅速量產(chǎn)后，國(guó)內(nèi)新能源汽車也開(kāi)始跟進(jìn)，且得到了市場(chǎng)的廣泛接受。為此，碳化硅器件的“殺手級(jí)應(yīng)用”誕生并確定——新能源汽車。

在11月27日于廣州南沙舉辦的2020第三代半導(dǎo)體支撐新能源汽車創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，東道主廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司的總裁周曉陽(yáng)發(fā)表了《碳化硅功率模塊在新能源汽車中的應(yīng)用》的演講，以其三十多年的半導(dǎo)體行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了當(dāng)下碳化硅功率模塊在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中應(yīng)用的情況。

從全球幾大SiC國(guó)際大廠的發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看，ST最早量產(chǎn)并大量應(yīng)用于特斯拉，并用較低的價(jià)格搶占市場(chǎng)份額，以達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)，其2019年收購(gòu)Norstel，向上垂直整合發(fā)展，且在向8吋過(guò)度。與此同時(shí)，Cree和Rohm也通過(guò)向下垂直整合的方式推動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，并向8吋過(guò)渡以達(dá)到器件級(jí)別的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力；而英飛凌則是硅基IGBT 12吋和SiC雙輪發(fā)展，在封裝有規(guī)模價(jià)格優(yōu)勢(shì)；此外，Tier1廠商的博世也布局參與第一梯隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)。

在整車廠及Tier1引入SiC的情況方面，周曉陽(yáng)指出，目前博格華納、欣銳科技、吉利汽車、大眾及BYD等企業(yè)布局OBC領(lǐng)域，特斯拉、豐田、本田、BYD，吉利及蔚來(lái)等企業(yè)積極布局主驅(qū)，而DC-DC領(lǐng)域主要有欣銳科技、特斯拉、吉利汽車、BYD等公司。由于行業(yè)發(fā)展很快，周曉陽(yáng)認(rèn)為目前這個(gè)領(lǐng)域會(huì)有越來(lái)越多玩家進(jìn)入。當(dāng)然，周曉陽(yáng)也特別強(qiáng)調(diào)，這個(gè)名單也不是非常全面，隨著行業(yè)快速發(fā)展，整個(gè)市場(chǎng)布局也是瞬息萬(wàn)變。

之所以在這幾個(gè)方面能快速吸引玩家進(jìn)入，與碳化硅的“價(jià)值主張”密不可分。周曉陽(yáng)認(rèn)為，相比硅材料，碳化硅可實(shí)現(xiàn)更高結(jié)溫，更高頻率，更高耐壓，這樣就給電動(dòng)汽車更有效的電驅(qū)控制，提高續(xù)航里程，減少電池消耗，也可減少整個(gè)電驅(qū)系統(tǒng)的體積與重量；可用于速度更快、容量更高的的車載充電方案；由于碳化硅優(yōu)異的性能表現(xiàn)及本身成本的不斷降低（材料工藝更加成熟），將帶來(lái)系統(tǒng)級(jí)成本優(yōu)勢(shì)以及加速其在純電動(dòng)市場(chǎng)上的應(yīng)用，基于此，碳化硅未來(lái)存在巨大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

盡管未來(lái)前景很好，但碳化硅芯片本身具有場(chǎng)強(qiáng)、能隙、熱導(dǎo)率、熔點(diǎn)、電子遷移率等方面的新特性，對(duì)封裝提出了新要求和挑戰(zhàn)，要想從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品量產(chǎn)，其中的工藝實(shí)現(xiàn)要經(jīng)歷諸多嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

作為封裝領(lǐng)域具有三十多年經(jīng)驗(yàn)的老兵，周曉陽(yáng)從結(jié)構(gòu)、材料、集成和工藝等方面展示了對(duì)碳化硅的熱力和電感等封裝設(shè)計(jì)優(yōu)化的思路。

周曉陽(yáng)將碳化硅的封裝形式分為三類：第一類為分立器件封裝，它具有標(biāo)準(zhǔn)化、大產(chǎn)量、低成本等優(yōu)勢(shì)，適合于IDMs&OSAT的特點(diǎn)；第二類為二合一到四合一的小模塊，它具有更大的設(shè)計(jì)及尺寸靈活性、更好的散熱等特點(diǎn)，對(duì)OSAT相對(duì)門(mén)檻較低，比功率模塊的量大；此外，還有非標(biāo)準(zhǔn)化的功率模塊，相對(duì)小批量多品種，這類封裝的技術(shù)挑戰(zhàn)大、門(mén)檻高。芯聚能主要發(fā)力后兩類模塊。

基于芯聚能技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)對(duì)封裝設(shè)計(jì)思路的優(yōu)化以及封裝形式的清晰認(rèn)知，公司自主開(kāi)發(fā)了SiC車載主驅(qū)模塊。2020年8月完成了1200V/750V多個(gè)版本的設(shè)計(jì)定型；10月完成了A樣試制，采用了高溫高壓銀燒結(jié)技術(shù)，目前產(chǎn)品通過(guò)了主機(jī)廠性能測(cè)試。周曉陽(yáng)向集微網(wǎng)透露，“計(jì)劃與明年達(dá)到SOP狀態(tài)，2021年的產(chǎn)能目標(biāo)超過(guò)3萬(wàn)塊/月?！?/p>

芯聚能是面向新能源汽車及一般工業(yè)產(chǎn)品功率芯片設(shè)計(jì)，功率模塊開(kāi)發(fā)制造的高科技技術(shù)企業(yè)，專注于IGBT/SiC功率模塊及功率器件研發(fā)、設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試及營(yíng)銷業(yè)務(wù)，為客戶提供完整的解決方案。芯聚能管理與技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要來(lái)自歐美日大公司，以海外高端技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化人才為核心，具有國(guó)際知名半導(dǎo)體公司工作經(jīng)驗(yàn)，涵蓋了芯片設(shè)計(jì)、研發(fā)、工藝開(kāi)發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證及應(yīng)用方案、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及品質(zhì)管理等各個(gè)方面領(lǐng)域。
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