功率及化合物半导体最新趋势与挑战

2019-03-27

    在SEMICON China 2019上探讨功率及化合物半导体对人类社会和科技发展影响越来越巨大,其应用涵盖了照明、激光、成像、移动通讯、消费电子、绿色能源、现代交通等方方面面。

    3月21日至22日,享誉业界的“功率及化合物半导体国际论坛2019”于SEMICON China同期在上海浦东嘉里酒店成功举办。本次共有20余位来自海内外演讲嘉宾,既有各领域的翘楚如SiC领域第一的Wolfspeed(CREE)、功率半导体IDM巨擘英飞凌、化合物半导体外延巨头IQE、氮化镓功率电子领先企业Gan System、 5G通讯领跑者Qorvo、VCSEL引领者Finisar、MicroLED技术创造者PlayNitride,也有化合物半导体晶圆代工优秀企业如深耕功率器件代工多年的汉磊科技、化合物代工市占率第一的稳懋、新兴力量三安集成、全球领先的TowerJazz,此外还有本土IDM企业如中国中车,各领域最具活力的新兴企业如EpiGaN、睿熙、英诺赛科、大晶磊等,各领域专家就新型光电显示、人脸识别、宽禁带半导体功率电子、5G通讯分享了等最新进展。将近500名来自全球各领域的专业观众参加了本次论坛。

    SEMI中国区总裁居龙先生出席会议致辞。居总表示中国作为全球最大的功率器件、化合物半导体市场,充满了机会同时也面临着很多挑战。本次论坛汇集全球行业专家,分享相关领域的最新技术趋势。希望本次论坛可以带给大家更多的讨论和思考,这也是SEMI搭建相关产业平台的意义和所在。

    台湾汉磊科技总经理庄渊棋作了“宽禁带半导体的市场与技术”主旨报告。他认为SiC在电动汽车(EV)中将发挥着越来越重要的作用。特别是中国的汽车厂商非常活跃,他们将在电动汽车中广泛使用SiC功率器件,以满足更高效率、更轻量化的要求。

    Wolfspeed的首席技术官John Palmour介绍用于功率开关应用的碳化硅材料及器件。由SiC、GaN构成的第三代半导体材料宽禁带技术改变了当代生活的诸多方面,例如风力发电、光电转换太阳能、汽车、能源存储、快充,目前宽禁带半导体引领时代潮流的氮化镓材料推动4G更快过渡进5G。John Palmour提到碳化硅具有高效和高能量密度,带动电动汽车等行业发展,是推动汽车行业发生变革的根本动力。John Palmour相信SiC转换器具有绝对优势,将未来电力推进系统带入高能效时代。

    台湾錼创科技(PlayNitride)CEO 李允立分享了MicroLED显示技术的最新进展。他指出MicroLED显示技术与LCD、OLED显示技术相比,在显示效率、柔性化、无边框、多用途方面具有很大优势,是显示技术发展终极方向。但是仍有很多问题亟待解决,如实现柔性显示的衬底材料、驱动等。另外,虽然巨量转移是MicroLED大规模制造的一个核心技术挑战,但是巨量修复更是实现MicroLED商业化应用的另一个核心技术挑战。目前錼创在巨量转移、巨量修复上取得了一些重要进展,MicroLED产品在电视领域已经得到初步商用验证。

    GaN Systems的全球运营副总裁 Stephen Coates为与会嘉宾介绍:如何用体积更小、能耗更低、更高效率的功率电子器件改变汽车世界。氮化镓的设计趋向于效率更高、体积轻而小的方向发展。氮化镓作为更好的功率晶体管可以制造出更好的功率电子器件。Stephen Coates相信如今GaN SYSTEMS在氮化镓方面取得的研究成果会给汽车、太阳能、无线电、AC Adapter、大数据管理(Datacenter Server and Rack Power)、车载充电、Traction Inverter等诸多行业带来更多裨益。

    Finisar Corporation在VCSEL垂直腔面发射激光器技术方面处于领先地位。自1993年开始研究,至今已成为3D照相机供应商的主要VCSEL供应商。Finisar Corporation全球营销高级总监Christian Urricariet介绍VCSELs技术在3D检测方面的应用。典型的激光3D感应系统利用激光红外线生成深度数据:Structured Light,Time-of-Flight (ToF),实现方法是利用处理器的算法来计算数据。目前VCSEL在智能手机中的多处应用,手机中的人脸识别是其中之一。如今3D数码相机和深度传感系统快速融入图像检测和激光照明技术。Christian Urricariet提到VCSEL技术将推动IR发展。VCSEL在3D传感市场收益预计2023年增加$1.8B。

    昂坤科技首席执行官马铁中阐释了当前外延芯片缺陷检测的难点。与传统的缺陷分类方法不同,昂坤视觉基于数轮深度学习算法的EPI AOI(外延芯片缺陷检测)可以将缺陷分类精度提高到99%。不仅如此,马博士还向与会者分享了EPI AOI系统的结构外观。EPI AOI 还包括EPI DSA缺陷溯源分析、EPI Image Viewer离线观察缺陷形态等多个软件集成。EPI AOI自动对焦精度达到0.1μm,马博士列举了EPI AOI检测氮化镓及砷化镓材料缺陷的应用案例。这种基于数轮深度学习算法的外延芯片缺陷检测系统突破了传统的检测模式,以更高精度、更智能的检测赋予客户自定义缺陷类别的可能性。

    目前5G已经在医疗、航空、移动、生产制造供应链、农业等多方面深入到我们身边。稳懋半导体协理黄智文介绍化合物半导体与无线通讯之展望与挑战,提到化合物半导体引领未来的无线通讯领域,调制频率是关键,未来无线通讯设备将具有更高频率、更加线性化、更加集成化的特性,而这一切的关键在于化合物半导体。黄智文介绍稳懋多芯片解决方案及单晶片解决方案,稳懋公司的MW Solution突破了传统的QFN。

    比利时EpiGaN公司是一家为功率电子器件、RF Power、传感设备提供材料的供应商。首席市场官Markus Behet介绍5G关键技术——硅基氮化镓。不同的外延结构决定了设备的性能。Markus介绍EpiGaN用于650伏功率转换器和RF power的硅基氮化镓产品,展示为5G设计的30GHz的氮化镓/硅化镓 LNA&HPA MMIC、13-17&37-43 GHz的氮化镓/硅化镓 HPAs、90GHz的氮化镓/硅化镓 PA。Markus向与会观众介绍EpiGaN公司生产的大直径硅片、硅基氮化镓具有很好的热化学稳定性、集成性以及压电性能,广泛应用于压力传感器、生物传感器、RF filters等领域。

    宁波睿熙科技有限公司首席执行官James Liu分享VCSEL技术及应用。VCSEL是人工智能的关键设备,在3D传感器、IoT、云计算、汽车领域有广泛的运用。James对VCSEL未来的市场发展做了预测,介绍了VCSEL的优点以及睿熙科技在VCSEL方面的设计要点及可靠性分析,James相信未来十年VCSEL市场将迅速发展。 

    英飞凌科技高级总监Peter Friedrichs介绍正在走向更广阔市场的碳化硅晶体管。碳化硅和氮化镓材料较传统硅材料具有更快的功率转换效率和较低损失。碳化硅在太阳能转换系统、电动汽车充电中具有很广泛的应用。Peter相信随着英飞凌碳化硅材料的深入研发及广泛应用,电动汽车充电性能将大幅度得到优化。

    浙江大晶磊半导体科技有限公司执行副总裁冯恒毅介绍针对于中/高压碳化硅MOSFET应用的高绝缘供电驱动技术。SiC材料由于其特性和优势,被认为是用于高电压、高频率的功率器件的理想半导体材料。目前高电压设备领域SiC 金氧半场效晶体管已取代Si IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)。SiC MOSFET目前仅被限制于低电压领域,冯恒毅相信高电压绝缘功率器件将具有易评估,较大转换功率,持续工作电压稳定的特点。

    Novel Crystal Technology, Inc.的高级经理Kohei Sasaki介绍氧化镓功率器件的进展。氧化镓晶圆为功率器件的降低损失提供了可能性。Novel Crystal Technology, Inc.做了〖Ga〗_2 O_3 trench MOSSBDs、〖Ga〗_2 O_3 JBS diode、〖Ga〗_2 O_3 trench MOSFETs深入研究,Sasaki认为氧化镓设备比碳化硅性能更加优越,未来Novel Crystal Technology, Inc.还将通过改进设备结构和EPI质量提升氧化镓的性能。

    株州中车时代电气股份有限公司的副总工程师刘国友介绍SiC功率器件技术及其在电气化轨道交通中的应用。轨道交通需要新一代更高功率密度、更高频率、更高连接温度的功率化器件。轨道交通受高温、热压力、高频电压等挑战,需要碳化硅器件在整流器和牵引系统中的高功率密度、快速转换效率等优势实现高速、减重、环保方面的突破。刘国友总工还展示了功率电子转换器的拓扑结构。由于运用碳化硅器件的优势,轨交的电性能、热性能、机械性能都取得提升。刘国友总工表示下一代电气化轨道交通迫切需要高电压高电流的碳化硅应用于功率电子转换器,以及更先进的制造和封装工艺。

    功率及化合物半导体对人类社会和科技发展影响越来越巨大,其应用涵盖了照明、激光、成像、移动通讯、消费电子、绿色能源、现代交通等方方面面。这正是SEMICON China举办功率及化合物半导体国际论坛2019的价值所在。

出自:大半导体产业网

    德国Alpha针对功率及化合物半导体这块的微波等离子应用取得较好市场反应。IGBT、VCSEL等器件的wafer可以用微波等离子技术进行安全有效的产品清洗和去胶。我们为包括株洲中车等多家客户提供成熟可靠解决方案,欢迎咨询选购!