虚拟圆桌讨论 | 工业功率器件的新增长点会有哪些？（二）-热点聚焦

序言

近年来，随着新能源汽车、新能源发电、智能电网、轨道交通等诸多新兴应用领域的蓬勃发展，带动了对于功率器件的强劲需求，尤其是以SiC、GaN为代表的新一代功率器件，在工业领域中的应用也越来越广泛。为此，探索科技特别邀请了来自安森美（onsemi）、罗姆半导体（Rohm）以及意法半导体（STMicroelectronics）的专家就工业功率器件的相关问题进行了讨论，这是第二部分。

(资料图片)

受访嘉宾

Ajay Sattu，安森美工业电源方案产品营销总监

苏勇锦，罗姆半导体（深圳）有限公司技术中心高级经理

Gianfranco DI MARCO，意法半导体汽车和分立器件产品部(ADG)，功率晶体管事业部市场沟通经理

Q5

功率器件在未来工业市场的新增长点有哪些？为何看好这些领域？

Gianfranco：工业功率器件的主要增长点包括快速发展的可再生能源、交通电气化、智能电网基础设施，以及在低碳减排政策下，市场对节能制造工艺不断增长的需求。环境法规、节能需求和向低碳经济转型等因素是推动这些领域增长的动力。此外，SiC和GaN技术将继续发展，为工业电源应用提供更高的能效、功率密度和可靠性。

Ajay：功率器件在工业市场的新增长点将在更高的电压平台，如2000V和3300V。这将促成一些新兴应用，如固态变压器、智能电网、更高电压的光伏系统、超快速直流充电。在全球碳中和趋势下，这些都是充满商机的增长点。

苏勇锦：近年来，全球电力需求量持续增长，如何有效利用电力已成为迫在眉睫的课题，这就要求不断提高各种电机和基站、服务器等工业设备的工作效率。

在这些应用中，中等耐压的MOSFET被广泛应用于各种电路中，制造商要求进一步降低功耗。另一方面，“导通电阻”和“Qgd”是引起MOSFET功率损耗的两项主要参数，但对于普通的MOSFET而言，由于导通电阻与芯片尺寸成反比，Qgd会成比例增加，因此很难同时兼顾这两项参数。

针对这个课题，罗姆通过微细化工艺、采用铜夹片连接、改进栅极结构等措施，改善了两者之间的权衡关系。近日，罗姆开发出具有业界超低导通电阻的Nch MOSFET，新推出40V～150V耐压的共13款产品，非常适用于工业设备电源和各种电机驱动。

Q6

贵司在工业功率器件的主要竞争优势在哪里？

苏勇锦：罗姆拥有从无源元件到分立器件、IC以及模块的丰富的产品阵容，能够为广大客户提供系统层面的解决方案。并且，通过以“一条龙生产”为核心的垂直统合型生产体制，自行管理制造工程。因此，与一般的无晶圆厂的厂商以及晶圆代工厂商相比，更不易受到外部的影响，致力于向客户长期稳定供货。

Gianfranco：作为工业和功率器件市场的长期参与者，以及宽禁带半导体技术的先驱，ST在工业功率器件方面具有明显优势。

首先，我们拥有型号齐全的STPOWER功率半导体产品组合，其中当然也包括SiC和GaN器件，涵盖各种工业应用。

其次，在电源管理、先进封装、应用需求、热模型和机械模型建模，以及系统集成方面，ST拥有深厚的技术积累和底蕴，使我们能够提供全面和优化的工业用功率解决方案。

此外，ST不仅在技术上锐意创新，还与客户密切合作，研发切实可行的解决方案，并提供卓越的技术支持和客户服务。ST不仅提供产品，还建立了一个资源丰富的生态系统。今天，ST已成为工业领域一个具有代表性的解决方案提供商。

Ajay：安森美的竞争优势在于几十年来在工业电源业务方面的专业知识、强大的技术经验和客户关系。此外，安森美还投资于SiC和Si IGBT等技术，提供一系列分立器件和模块产品组合。我们还精简了组织架构，以快速适应不断变化的大趋势。

Q7

目前，功率器件的制造有从8寸转移至12寸晶圆制造，很多厂商也在扩大12寸的产能，怎么看这种趋势？

Ajay：是的，趋势是从8英寸转向12英寸发展。在数字领域，这已成为现实，其中节点技术/高效制造最为重要。

但功率器件的这一趋势却比较缓慢。现在认为对于传统的硅器件（MOSFET、IGBT），12英寸的能力是必须的。随着硅功率技术的增量改进放缓，成本成为供应商的明显差异化因素。

另一方面，SiC和GaN器件是较新的技术，这些器件目前主要是6英寸，未来几年内将转向大批量制造8英寸。

Gianfranco：12寸晶圆技术可实现更大的生产规模，提高单个晶圆片的芯片产出量，建立稳定、强韧的供应链，满足各行业对功率器件不断增长的需求。

传统的硅功率芯片制造正在逐渐向12寸晶圆迁移。而对于像SiC和GaN这样相对来说实现量产还不久的新型器件，也正在从6寸向8寸晶圆制造升级。当然，这些都是非常积极的发展趋势，证明通过技术研发，我们能够进一步优化成本和提高规模经济效益。特别是对SiC和GaN来说，成本的降低将使这些产品应用更广泛，更具竞争力。

苏勇锦：目前市场上大部分Si基半导体功率器件还是用8寸晶圆制造，少数头部厂家在积极推进12寸产能转换。通过晶圆大口径化可以有效提升产能并且降低生产成本，但是同时也存在很多挑战，包括产品稳定性和良品率等。

如何利用自身产品开发经验和生产体系的优势从技术上解决这些课题是各大厂家不断努力的方向。在罗姆，SiC业务从SiC衬底、外延、晶圆到封装都构建了公司内部“一条龙”的生产体制，不仅是器件开发，还致力于晶圆的大口径化，以及通过投入最新设备来提高生产效率，以性能、品质、稳定供给来实现与友商的差别化。

Q8

工业功率器件市场还有哪些值得我们关注的趋势？

Gianfranco：工业功率器件市场的一个主要趋势是功率电子与数字控制和通信技术的集成度不断提高，这种集成解决方案可以提高系统智能化和能效水平。此外，这种趋势还促进先进监测、能效优化和实时控制应用发展，从而提高性能和节能效果。

另一个趋势是对器件结构和架构更深入的研究，提高器件的性能和可靠性。这包括将SiC和GaN与其他材料集成，开发具有独特性质的混合器件。与此同时，工业用储能系统和微电网的兴起为功率器件提供了机会，有利于提高能源管理效率和电网稳定性。

这些趋势将促进工业功率器件市场持续发展，也将促进技术创新，实现更高效和智能的电力系统。数字技术的日益集成、宽禁带半导体的采用，以及混合器件的开发，将让工业功率器件的应用前景可期。