在SEMICON China 2020上探讨功率及化合物半导体技术及发展前景

6月28-29日，“功率及化合物半导体国际论坛2020”于SEMICON China 2020同期在上海浦东嘉里酒店成功举办。此次论坛重点讨论的主题包括：宽频带隙功率电子学、光电子学、通信中的复合半导体和新兴功率器件技术。

SEMI中国区总裁居龙先生出席会议致辞。他表示欢迎来参加SEMICON China，这届展会举办着实不易，这是一个坚持，举办过程中排除万难曲曲折折。功率化合物半导体这个市场成长非常快速，可以预见今后几年市场将继续爆发，尤其5G时代来临，还有汽车电子对于功率方面的需求，“我想这是一个重大的机会”。功率化合物半导体平台将继续扮演连接中国与全球的桥梁角色，“我们的愿望是‘跨界全球，心芯相连’，让中国半导体产业可以融入全球半导体产业生态圈，成为伙伴共同成长。”

英诺赛科（珠海）科技有限公司董事长骆薇薇在《硅基氮化镓产业发展“芯”机遇》演讲主题中指出，新基建浪潮助推智能化时代发展，不仅芯片的需求量不断上升，还带动了第三代半导体氮化镓的发展与应用。硅基氮化镓具有高频、高开关速度、地单位面积导通阻抗、高功率密度的特性，完美满足新时代发展的需求，将带来一个万亿级的新市场。骆薇薇详细分析了低压氮化镓的应用与高压氮化镓的应用，说明氮化镓市场空间潜力巨大，同时氮化镓在效率提升、制造成本有望更低、规模化生产方面的巨大优势，将打造一个全“芯”的未来。

美国宜普电源转换公司首席执行官兼联合创始人Alex Lidow带来了《氮化镓技术如何推动车载系统的发展进程》主题演讲。氮化镓功率器件、分立晶体管和集成电路的生产已经超过10年，受益于较小的尺寸和更快的转换速度，已在许多应用领域取得重大进展。这些器件的体积比MOSFET要小好几倍，很大程度上由于尺寸的优势，其生产成本也相对较低。现在，氮化镓器件在汽车上得到了大量应用，对此，Alex Lidow在现场讨论了激光雷达（光探测和测距）和48v功率分配两个关键例子。

泰科天润半导体科技（北京）有限公司总经理陈彤探讨了《碳化硅应用方案可以做到多便宜》，首先，他解读了电气化新时代与功率半导体的进展，并将硅基与碳化硅基功率器件作对比，指出，碳化硅MOSFET相对于硅IGBT和硅MOSFET的技术性能优势，体现在应用上具备减少散热组件、减少电容电感、更高工作温度、减积减重、转换效率、可靠稳定等优势。陈彤认为，在电力电子领域，最大的颠覆性变革就是碳化硅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、工艺和应用技术突破门槛高；碳化硅产业链过长，上下游反馈闭环费时费力；硬科技的投资和产业逻辑，国内需要时间更新认识。”对此，需要产业上下游的配合才能发现自己的问题、解决自己的问题，同时要在市场批量的实践中暴露问题、解决问题。

德国爱思强股份有限公司高级部门经理方子文带来了《用于宽禁带半导体材料大规模生产的解决方案》主题演讲，他表示，在全球大趋势的推动下，化合物半导体在当前和未来的市场应用中取得了重大的设计胜利，其中电力电子正处于从硅向SiC和GaN的重大转变边缘。与此同时，SiC半导体在越来越多的汽车应用中获得认可，且GaN也已经开始渗透到消费层面的应用。方子文认为，要成为电力电子领域的可持续主流解决方案，不仅要在器件层面满足性能、可靠性和成本的要求，还要在外延层面满足这些需求。在现场，方子文报告了电力电子宽带隙半导体材料的外延批量生产技术的最新进展，包括最新推出的AIX G5 WW C批量生产解决方案。

錼创科技首席执行官李允立作了《Road to ultimate display – production of MicroLED display 》演讲，他表示，MicroLED能够带来极致的视觉体验，同时这也是一个充满挑战的好机会。当前MicroLED的生态系统基本建立起来了，其具备低耗电、高亮度、超高分辨率、高可靠性、快速反应等优势。李允立认为MicroLED非常适合做高亮度高透明度的应用，这为MicroLED提供了更多的机会，比如汽车方面的应用。而相比于传统显示器，MicroLED需要微缩到万分之一，同时还要降低成本，这是批量生产需要克服的挑战。

常州纵慧芯光半导体科技有限公司总经理陈晓迟通过解读《Next Generation VCSELs》，指出近年来在移动、零售支付、智能家居和汽车市场蓬勃发展的推动下，3D传感领域也取得了许多令人兴奋的进展。然而，新兴技术的出现同时伴随着前所未有的要求，挑战仍然存在。在三维传感中，发射器是关键部件和关键挑战之一，陈晓迟具体分析了纵慧芯光VCSELs和ToF模块的性能、可靠性和量产能力。并相应介绍了纵慧芯光技术的发展路线，尤其是VCSELs在激光雷达中的应用。

成都海威华芯科技有限公司副总经理李春江围绕《化合物半导体的毫米波通信应用》主题，提出5G通信的中频段商用之后，能够为移动通信带来更大带宽的毫米波通信走到台前，特别是低轨卫星通信的巨大进展。毫米波通信器件的近期市场包括微波通信与卫星通信。远期来看，毫米波通信器件还将应用在微波通信、卫星通信以及5G通信市场。

北京北方华创微电子装备有限公司副总裁兼CVD事业部总经理董博宇带来了主题为《NAURA 的Si外延和SiC材料在功率器件领域的解决方案》的演讲。他主要描述了北方华创提供的用于分立器件和MEMS的硅外延和碳化硅材料的技术解决方案。此外，还介绍了北方华创在硅外延设备、碳化硅外延设备和碳化硅晶体生长系统中的技术积累和性能优势。

英国牛津仪器中国区经理Terry Chen的《Advanced Plasma Processing Solutions for High Performance VCSELs Focussing on Cost Down Per Wafer and Critical Device Performance》演讲中，他指出人脸识别和数据库等应用正在推动基于GaAs和InP的激光器的需求。为了确保设备在高效率的同时，控制成本最大化产量，就需要专门的工艺解决方案。Terry Chen介绍，通过集中开发和利用超过37年的CS技术、牛津仪器等离子技术已经生产出了先进的等离子处理解决方案，能够提供优越的设备性能和降低晶片成本。

Qorvo FAE manager荀颖探讨了《实现5G的关键技术-GaN》。随着技术的发展，特别是随着5G技术的到来，进一步推动了以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料的快速发展。GaN在微波射频领域具有高效率、大带宽与高功率的优势越来越受到瞩目。5G将带来半导体材料革命性的变化，随着通讯频段向高频迁移，基站和通信设备需要支持高频性能的射频器件，GaN的优势将逐步凸显。

意法半导体Filippo Di Giovanni带来了《Latest packaging developments enhance performance of Silicon Carbide power devices》主题演讲。SiC技术使汽车包括牵引逆变器DC-DC转换器和车载充电器，以及工业领域包括太阳能、UPS、储能和PSU等的总拥有成本大幅降低，从而将这种新材料引入汽车成为可能。SiC技术的加速比市场预期要快得多，同时新的封装和模块被引入市场以优化keyEV应用（OBC,，DC-DC，牵引逆变器）。

中电国基南方有限公司教授级高工柏松探讨了《碳化硅功率MOSFET技术问题及研究进展》，指出SiC MOSFET产品技术发展到第三代，采用新型栅氧、沟槽结构等技术。国际上SiC电力电子器件技术处于快速增长期，全面推进新能源汽车等领域的批量应用。并介绍到，国基南方SiC G1DMOS技术初步建立，正在开展1200V产品的市场推广，提升稳定供货能力。下一步，国基南方SiC MOSFET产品技术发展规划布局，将再2025年实现高压SiC DMOSFET 6.5kV-15kV。

苏州晶湛半导体有限公司董事长程凯阐述了《用于新型器件的GaN外延技术》，目前，GaN技术已经为5G和电力电子产业做好了准备，GaN外延在进一步提高器件性能方面有很大的空间。氮化镓(nGaN)、磷化镓(pGaN)和异结构氮化镓(hetero-structures)的再生应作为器件设计的常规方法。新兴器件如多通道、p-FET和uLED可能为GaN应用开辟新的市场，这些新应用都是基于氮化镓外延技术的创新。

江苏微导纳米股份有限公司首席技术官黎微明的演讲围绕《原子层沉积（ALD）技术自功率和化合物半导体的 应用及国产化创新的展望》展开。他指出，ALD正在成为高性能、高可靠性电源和复合半导体器件的重要技术，在一些关键的工业领域中，国产铝加工技术作为关键设备的作用越来越明显。未来随着不断的创新和努力，ALD正在成为第四次工业革命时代的通用和有前途的技术。

SPTS Technologies易义军作出《应用于碳化硅和氮化镓功率器件的PVD技术的进步》演讲，目前对高电压运行设备的需求不断增加，特别是电动汽车的增长，已经导致越来越多的采用碳化硅和GaN为基础的动力设备。尽管来自硅基功率器件的持续竞争、高效率、抗恶劣环境和快速开关时间使SiC MOSFETs成为电力牵引的理想选择。易义军讨论了如何使用物理气相沉积（PVD）来沉积厚的正面金属和薄的多层背面金属。并详细介绍SPTS Sigma?PVD技术如何克服各种挑战，包括在厚金属沉积过程中消除晶须，避免有机物污染，主动面保护和背面层的应力控制。

安森美半导体王利民报告了《安森美半导体碳化硅（SiC）方案应用于太阳能逆变器电源及电动汽车充电桩等》。首先，王利民解读了安森美半导体的宽禁带（WBG）生态系统，以及重点市场与驱动力。近年来5G通信、电动汽车和太阳能新能源等市场逐年增长带来碳化硅（SiC）产品需求的迅速增加。SiC产品以比传统硅基半导体革命性的性能突破实现了超高效率和超高功率密度的电源功率转换。王利民介绍了市场的SiC典型应用趋势以及公司的全系列SiC产品方案和服务。

纳微半导体副总裁、中国区总经理查莹杰在其《纳微高集成氮化镓功率芯片推动快充技术和市场的革新》的演讲报告中对氮化镓技术作了精彩概括，并分享了纳微在氮化镓领域的探索及成果。查莹杰表示，充电速度是满足手机实现大屏和大功率要求的最大痛点，而快充技术的关键因素在于使用的器件能否达到高功率密度、高能效、以及高开关速率等效果，具有禁带宽度大、导热率高等多项优势的氮化镓恰恰满足了它的要求。氮化镓有两个特性，一个是在消费类领域帮客户去赚钱，让产品多元化、更有竞争力、产品更时尚等；另一个在工业、汽车服务器领域帮客户去省钱，可以实现效率提升。

应用材料公司半导体产品事业部技术总监何文彬以远程会议的方式参加了本次论坛并发表《功率技术的高产能制造》演讲报告，分享应用材料公司在功率器件方面的定位、服务及产品。何文彬表示，能源、汽车、工业、高效率系统等产业持续发力，未来五年内的市场份额将会增长10%。功率器件的主要技术包含SiC和GaN-Si，新的材料需要使用新的产品和技术来支持它们的制程，应用材料服务于半导体产业已超过50年之久，所提供的产品十分广泛，包括最磊晶、掺杂、离子注入、干刻设备等，公司正在持续努力带来下一代6吋/8吋的碳化硅/氮化镓解决方案。

北京天科合达半导体股份有限公司副总经理、技术总监刘春俊带来《宽禁带半导体碳化硅衬底研究和产业进展》演讲，从碳化硅衬底材料方面分析碳化硅产业发展态势及天科合达的最新研究成果。碳化硅材料的主要应用领域包括功率器件和射频器件，近期电动汽车的发展进一步推动其增长进入快速增长期。近几年全球对碳化硅产业的投资热度大，中国的产业链已基本接近成熟，但碳化硅衬底材料的主要产出还是在美国，产量超过80%，中国还有较大提升空间，整个产业还是处在供求不平衡的状态，能提供6英寸产品的企业也较少。刘春俊表示，随着技术水平的进步，碳化硅器件的价格在逐步下降，质量也在逐步提升。在性能提升的基础上，碳化硅市场份额及竞争力将取得持续提升。

Power Integrations公司徐晔带来了《智能集成最大化地提升了氮化镓开关性能-谈谈驱动氮化镓面临的挑战》演讲报告，重点介绍了高容量氮化镓开关的优势和面临的挑战。徐晔认为，相比传统的硅开关，高压氮化镓开关具备的优势众所周知，氮化镓的出现能够更好地支持终端应用达到更小尺寸、更高效率及更轻重量的需求，而集成技术是氮化镓功率半导体成功的关键。

电动汽车的迅猛发展依赖于内部的电路电子系统快速进步，同时也对器件的成本、功率集成密度、可靠性等提出了新的要求。ABB中国技术支持专家王浩在会上作了《用于新能源汽车和牵引应用的大功率SiC功率模块开发》演讲报告，分享了创新碳化硅功率模块在电动汽车领域的高效益应用。王浩表示，交通电气化的发展趋势对功率器件提出了新的挑战，大规模应用碳化硅功率模块成为趋势。

来自比利时微电子研究中心IMEC的Denis Marcon通过视频连线的方式分享了8英寸GaN功率器件及IC技术：晶圆供应商、代工厂、IDM厂商的新机遇，并展示了IMEC在功率器件上的最新研究结果。据Denis Marcon介绍，IMEC公司的200mm/8英寸的GaN-on-Si e-mode/常关模式技术已经就绪，IMEC已经开发了覆盖100V-650V的GaN-on-Si应用，并解决了氮化镓功率晶体管的e-mode/正常关闭方面的技术难题，IMEC正致力于制造整体集成200v和650v的氮化镓IC。

宽禁带半导体及新型功率器件产业的快速发展依赖于设备、材料、先进工艺等的强有力支撑，越来越多的新技术、新产品将会在智能制造、消费电子、节能社会等领域得到应用，宽禁带半导体及新型功率器件在未来社会经济发展中将扮演举足轻重的角色，开启新时代快速发展新篇章。