無論在消費、工業(yè)還是汽車領域，目前氮化鎵都已有了成熟應用的案例。英諾賽科銷售副總裁陳鈺林指出，在快充和激光雷達領域，氮化鎵已經實現(xiàn)了千萬級別的出貨，英偉達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，另一個關鍵的第三代半導體材料——碳化硅在過去兩年的全球市場也發(fā)生了些“微妙”的變化：碳化硅襯底供應開始嚴重不足，但Cree已和數(shù)個關鍵公司簽署了長期供貨協(xié)議，并在2019年5月宣布未來五年投資10億美元，擴展襯底生產線；英飛凌收購了具有襯底制造技術的Siltectra；ST收購了Norstel55%的股權等。

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到主驅上并迅速量產后，國內新能源汽車也開始跟進，且得到了市場的廣泛接受。為此，碳化硅器件的“殺手級應用”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體有限公司的總裁周曉陽發(fā)表了《碳化硅功率模塊在新能源汽車中的應用》的演講，以其三十多年的半導體行業(yè)從業(yè)經驗，總結了當下碳化硅功率模塊在新能源汽車產業(yè)鏈中應用的情況。

從全球幾大SiC國際大廠的發(fā)展戰(zhàn)略來看，ST最早量產并大量應用于特斯拉，并用較低的價格搶占市場份額，以達到規(guī)模經濟，其2019年收購Norstel，向上垂直整合發(fā)展，且在向8吋過度。與此同時，Cree和Rohm也通過向下垂直整合的方式推動產品開發(fā)，并向8吋過渡以達到器件級別的價格競爭力；而英飛凌則是硅基IGBT 12吋和SiC雙輪發(fā)展，在封裝有規(guī)模價格優(yōu)勢；此外，Tier1廠商的博世也布局參與第一梯隊的競爭。

在整車廠及Tier1引入SiC的情況方面，周曉陽指出，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領域，特斯拉、豐田、本田、BYD，吉利及蔚來等企業(yè)積極布局主驅，而DC-DC領域主要有欣銳科技、特斯拉、吉利汽車、BYD等公司。由于行業(yè)發(fā)展很快，周曉陽認為目前這個領域會有越來越多玩家進入。當然，周曉陽也特別強調，這個名單也不是非常全面，隨著行業(yè)快速發(fā)展，整個市場布局也是瞬息萬變。

之所以在這幾個方面能快速吸引玩家進入，與碳化硅的“價值主張”密不可分。周曉陽認為，相比硅材料，碳化硅可實現(xiàn)更高結溫，更高頻率，更高耐壓，這樣就給電動汽車更有效的電驅控制，提高續(xù)航里程，減少電池消耗，也可減少整個電驅系統(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），將帶來系統(tǒng)級成本優(yōu)勢以及加速其在純電動市場上的應用，基于此，碳化硅未來存在巨大的增長機會。

盡管未來前景很好，但碳化硅芯片本身具有場強、能隙、熱導率、熔點、電子遷移率等方面的新特性，對封裝提出了新要求和挑戰(zhàn)，要想從設計到產品量產，其中的工藝實現(xiàn)要經歷諸多嚴苛的挑戰(zhàn)。

作為封裝領域具有三十多年經驗的老兵，周曉陽從結構、材料、集成和工藝等方面展示了對碳化硅的熱力和電感等封裝設計優(yōu)化的思路。

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

基于芯聚能技術管理團隊對封裝設計思路的優(yōu)化以及封裝形式的清晰認知，公司自主開發(fā)了SiC車載主驅模塊。2020年8月完成了1200V/750V多個版本的設計定型；10月完成了A樣試制，采用了高溫高壓銀燒結技術，目前產品通過了主機廠性能測試。周曉陽向集微網透露，“計劃與明年達到SOP狀態(tài)，2021年的產能目標超過3萬塊/月?！?/p>

芯聚能是面向新能源汽車及一般工業(yè)產品功率芯片設計，功率模塊開發(fā)制造的高科技技術企業(yè)，專注于IGBT/SiC功率模塊及功率器件研發(fā)、設計、封裝、測試及營銷業(yè)務，為客戶提供完整的解決方案。芯聚能管理與技術團隊主要來自歐美日大公司，以海外高端技術與產業(yè)化人才為核心，具有國際知名半導體公司工作經驗，涵蓋了芯片設計、研發(fā)、工藝開發(fā)、測試驗證及應用方案、生產運營及品質管理等各個方面領域。
責任編輯:tzh