在SEMICON China 2020上探討功率及化合物半導體技術及發展前景

6月28-29日，“功率及化合物半導體國際論壇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、光電子學、通信中的復合半導體和新興功率器件技術。

SEMI中國區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。功率化合物半導體這個市場成長非常快速，可以預見今后幾年市場將繼續爆發，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會”。功率化合物半導體平臺將繼續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’，讓中國半導體產業可以融入全球半導體產業生態圈，成為伙伴共同成長。”

英諾賽科（珠海）科技有限公司董事長駱薇薇在《硅基氮化鎵產業發展“芯”機遇》演講主題中指出，新基建浪潮助推智能化時代發展，不僅芯片的需求量不斷上升，還帶動了第三代半導體氮化鎵的發展與應用。硅基氮化鎵具有高頻、高開關速度、地單位面積導通阻抗、高功率密度的特性，完美滿足新時代發展的需求，將帶來一個萬億級的新市場。駱薇薇詳細分析了低壓氮化鎵的應用與高壓氮化鎵的應用，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、規模化生產方面的巨大優勢，將打造一個全“芯”的未來。

美國宜普電源轉換公司首席執行官兼聯合創始人Alex Lidow帶來了《氮化鎵技術如何推動車載系統的發展進程》主題演講。氮化鎵功率器件、分立晶體管和集成電路的生產已經超過10年，受益于較小的尺寸和更快的轉換速度，已在許多應用領域取得重大進展。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勢，其生產成本也相對較低。現在，氮化鎵器件在汽車上得到了大量應用，對此，Alex Lidow在現場討論了激光雷達（光探測和測距）和48v功率分配兩個關鍵例子。

泰科天潤半導體科技（北京）有限公司總經理陳彤探討了《碳化硅應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體的進展，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的技術性能優勢，體現在應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、轉換效率、可靠穩定等優勢。陳彤認為，在電力電子領域，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、工藝和應用技術突破門檻高；碳化硅產業鏈過長，上下游反饋閉環費時費力；硬科技的投資和產業邏輯，國內需要時間更新認識。”對此，需要產業上下游的配合才能發現自己的問題、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。

德國愛思強股份有限公司高級部門經理方子文帶來了《用于寬禁帶半導體材料大規模生產的解決方案》主題演講，他表示，在全球大趨勢的推動下，化合物半導體在當前和未來的市場應用中取得了重大的設計勝利，其中電力電子正處于從硅向SiC和GaN的重大轉變邊緣。與此同時，SiC半導體在越來越多的汽車應用中獲得認可，且GaN也已經開始滲透到消費層面的應用。方子文認為，要成為電力電子領域的可持續主流解決方案，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。在現場，方子文報告了電力電子寬帶隙半導體材料的外延批量生產技術的最新進展，包括最新推出的AIX G5 WW C批量生產解決方案。

錼創科技首席執行官李允立作了《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的好機會。當前MicroLED的生態系統基本建立起來了，其具備低耗電、高亮度、超高分辨率、高可靠性、快速反應等優勢。李允立認為MicroLED非常適合做高亮度高透明度的應用，這為MicroLED提供了更多的機會，比如汽車方面的應用。而相比于傳統顯示器，MicroLED需要微縮到萬分之一，同時還要降低成本，這是批量生產需要克服的挑戰。

常州縱慧芯光半導體科技有限公司總經理陳曉遲通過解讀《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展的推動下，3D傳感領域也取得了許多令人興奮的進展。然而，新興技術的出現同時伴隨著前所未有的要求，挑戰仍然存在。在三維傳感中，發射器是關鍵部件和關鍵挑戰之一，陳曉遲具體分析了縱慧芯光VCSELs和ToF模塊的性能、可靠性和量產能力。并相應介紹了縱慧芯光技術的發展路線，尤其是VCSELs在激光雷達中的應用。

成都海威華芯科技有限公司副總經理李春江圍繞《化合物半導體的毫米波通信應用》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，特別是低軌衛星通信的巨大進展。毫米波通信器件的近期市場包括微波通信與衛星通信。遠期來看，毫米波通信器件還將應用在微波通信、衛星通信以及5G通信市場。

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

英國牛津儀器中國區經理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據庫等應用正在推動基于GaAs和InP的激光器的需求。為了確保設備在高效率的同時，控制成本最大化產量，就需要專門的工藝解決方案。Terry Chen介紹，通過集中開發和利用超過37年的CS技術、牛津儀器等離子技術已經生產出了先進的等離子處理解決方案，能夠提供優越的設備性能和降低晶片成本。

Qorvo FAE manager荀穎探討了《實現5G的關鍵技術-GaN》。隨著技術的發展，特別是隨著5G技術的到來，進一步推動了以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導體材料的快速發展。GaN在微波射頻領域具有高效率、大帶寬與高功率的優勢越來越受到矚目。5G將帶來半導體材料革命性的變化，隨著通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設備需要支持高頻性能的射頻器件，GaN的優勢將逐步凸顯。

意法半導體Filippo Di Giovanni帶來了《Latest packaging developments enhance performance of Silicon Carbide power devices》主題演講。SiC技術使汽車包括牽引逆變器DC-DC轉換器和車載充電器，以及工業領域包括太陽能、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技術的加速比市場預期要快得多，同時新的封裝和模塊被引入市場以優化keyEV應用（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技術問題及研究進展》，指出SiC MOSFET產品技術發展到第三代，采用新型柵氧、溝槽結構等技術。國際上SiC電力電子器件技術處于快速增長期，全面推進新能源汽車等領域的批量應用。并介紹到，國基南方SiC G1DMOS技術初步建立，正在開展1200V產品的市場推廣，提升穩定供貨能力。下一步，國基南方SiC MOSFET產品技術發展規劃布局，將再2025年實現高壓SiC DMOSFET 6.5kV-15kV。

蘇州晶湛半導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》，目前，GaN技術已經為5G和電力電子產業做好了準備，GaN外延在進一步提高器件性能方面有很大的空間。氮化鎵(nGaN)、磷化鎵(pGaN)和異結構氮化鎵(hetero-structures)的再生應作為器件設計的常規方法。新興器件如多通道、p-FET和uLED可能為GaN應用開辟新的市場，這些新應用都是基于氮化鎵外延技術的創新。

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

SPTS Technologies易義軍作出《應用于碳化硅和氮化鎵功率器件的PVD技術的進步》演講，目前對高電壓運行設備的需求不斷增加，特別是電動汽車的增長，已經導致越來越多的采用碳化硅和GaN為基礎的動力設備。盡管來自硅基功率器件的持續競爭、高效率、抗惡劣環境和快速開關時間使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。并詳細介紹SPTS Sigma?PVD技術如何克服各種挑戰，包括在厚金屬沉積過程中消除晶須，避免有機物污染，主動面保護和背面層的應力控制。

安森美半導體王利民報告了《安森美半導體碳化硅（SiC）方案應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體的寬禁帶（WBG）生態系統，以及重點市場與驅動力。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）產品需求的迅速增加。SiC產品以比傳統硅基半導體革命性的性能突破實現了超高效率和超高功率密度的電源功率轉換。王利民介紹了市場的SiC典型應用趨勢以及公司的全系列SiC產品方案和服務。

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

應用材料公司半導體產品事業部技術總監何文彬以遠程會議的方式參加了本次論壇并發表《功率技術的高產能制造》演講報告，分享應用材料公司在功率器件方面的定位、服務及產品。何文彬表示，能源、汽車、工業、高效率系統等產業持續發力，未來五年內的市場份額將會增長10%。功率器件的主要技術包含SiC和GaN-Si，新的材料需要使用新的產品和技術來支持它們的制程，應用材料服務于半導體產業已超過50年之久，所提供的產品十分廣泛，包括最磊晶、摻雜、離子注入、干刻設備等，公司正在持續努力帶來下一代6吋/8吋的碳化硅/氮化鎵解決方案。

北京天科合達半導體股份有限公司副總經理、技術總監劉春俊帶來《寬禁帶半導體碳化硅襯底研究和產業進展》演講，從碳化硅襯底材料方面分析碳化硅產業發展態勢及天科合達的最新研究成果。碳化硅材料的主要應用領域包括功率器件和射頻器件，近期電動汽車的發展進一步推動其增長進入快速增長期。近幾年全球對碳化硅產業的投資熱度大，中國的產業鏈已基本接近成熟，但碳化硅襯底材料的主要產出還是在美國，產量超過80%，中國還有較大提升空間，整個產業還是處在供求不平衡的狀態，能提供6英寸產品的企業也較少。劉春俊表示，隨著技術水平的進步，碳化硅器件的價格在逐步下降，質量也在逐步提升。在性能提升的基礎上，碳化硅市場份額及競爭力將取得持續提升。

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性能-談談驅動氮化鎵面臨的挑戰》演講報告，重點介紹了高容量氮化鎵開關的優勢和面臨的挑戰。徐曄認為，相比傳統的硅開關，高壓氮化鎵開關具備的優勢眾所周知，氮化鎵的出現能夠更好地支持終端應用達到更小尺寸、更高效率及更輕重量的需求，而集成技術是氮化鎵功率半導體成功的關鍵。

電動汽車的迅猛發展依賴于內部的電路電子系統快速進步，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中國技術支持專家王浩在會上作了《用于新能源汽車和牽引應用的大功率SiC功率模塊開發》演講報告，分享了創新碳化硅功率模塊在電動汽車領域的高效益應用。王浩表示，交通電氣化的發展趨勢對功率器件提出了新的挑戰，大規模應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：晶圓供應商、代工廠、IDM廠商的新機遇，并展示了IMEC在功率器件上的最新研究結果。據Denis Marcon介紹，IMEC公司的200mm/8英寸的GaN-on-Si e-mode/常關模式技術已經就緒，IMEC已經開發了覆蓋100V-650V的GaN-on-Si應用，并解決了氮化鎵功率晶體管的e-mode/正常關閉方面的技術難題，IMEC正致力于制造整體集成200v和650v的氮化鎵IC。

寬禁帶半導體及新型功率器件產業的快速發展依賴于設備、材料、先進工藝等的強有力支撐，越來越多的新技術、新產品將會在智能制造、消費電子、節能社會等領域得到應用，寬禁帶半導體及新型功率器件在未來社會經濟發展中將扮演舉足輕重的角色，開啟新時代快速發展新篇章。