第三代半導體行業(yè)拐點已至，瀚薪獨創(chuàng)整合型碳化硅JMOSFET結構技術

第三代半導體主要指以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料，它具有寬禁帶、耐高壓、耐高溫、大電流、導熱好、高頻率等獨特性能和優(yōu)勢。第三代半導體目前主要應用于電力電子器件、光電子器件、射頻電子器件領域，其對新能源、光伏、通信等產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展和轉型升級也起到了關鍵性作用。而其中，碳化硅是目前發(fā)展較為成熟的半導體材料，其工藝也逐漸精深并得到了廣泛的應用。

近幾年在新能源汽車對碳化硅器件的大量使用趨勢下，碳化硅已投入更加規(guī)?；纳a(chǎn)及運營，這極大帶動了整個碳化硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，由于現(xiàn)今碳化硅器件技術方面的相對成熟，也促使這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迎來機遇。近日，DeepTech 深科技采訪到上海瀚薪科技董事、運營總監(jiān)胡佑周博士。

胡佑周表示，上海瀚薪是一家致力于研發(fā)與生產(chǎn)第三代寬禁帶半導體功率器件及功率模塊的純內資高科技企業(yè)，也是國內唯一一家能大規(guī)模量產(chǎn)車規(guī)級碳化硅 MOS 管、二極管并規(guī)模出貨給全球知名客戶的本土公司。

“瀚薪團隊本身從開始做第三代半導體這方面的研發(fā)，到現(xiàn)在已經(jīng)有 10 年時間的積累?！焙又苷f道。目前瀚薪在第三代半導體方面擁有的國內外發(fā)明專利達 40 多項，其產(chǎn)品也早已經(jīng)在許多國內外知名公司規(guī)?；褂?，行業(yè)涉及廣泛，包括新能源車的 OBC/DC-DC/ 充電樁、光伏逆變器、通信電源、高端服務器電源、儲能、工業(yè)電源、高鐵、航天工業(yè)等。

瀚薪目前擁有碳化硅 MOSFET、整合型碳化硅 JMOSFET、肖特基二極管、全碳化硅模組四種產(chǎn)品技術應用。其中，上海瀚薪的 650V 系列、1200V 系列和 1700V 系列碳化硅二極管和 MOS 管均已規(guī)模量產(chǎn)，且已全部通過車規(guī)級認證，按照歐洲新能源車企要求開發(fā)的 3300V 系列也已量產(chǎn)，正在導入供應鏈；同時，上海瀚薪采用自有 SiC MOS 管和二極管設計高功率密度模塊，已量產(chǎn)出貨 650V、1200V 的全碳化硅功率模塊。而在碳化硅 MOS 的單管電流這一重要參數(shù)上，瀚薪能夠根據(jù)客戶的需求進行開發(fā)，比如 650V 系列，瀚薪目前可以做最大電流 107A，最低內阻 20 毫歐；1200V 系列最大電流可達到 80A，最低內阻 30 毫歐；1700V 系列最低內阻 45 毫歐，3300V 系列則 80 毫歐等產(chǎn)品。

伴隨著多年以來在碳化硅領域的深入挖掘和探索，瀚薪如今已擁有具有自主研發(fā)及專利的器件設計和工藝研發(fā)的能力，且突破了國外大廠在碳化硅技術上的壟斷。

獨創(chuàng)——整合型碳化硅 JMOSFET 結構技術

上海瀚薪擁有著自主設計的、世界唯一量產(chǎn)的 SiC JMOS 產(chǎn)品。JMOSFET(JBS integrated SiC MOSFET; SiC JMOSFET)的產(chǎn)品實際上做了一個整合，它實現(xiàn)了碳化硅的 DMOSFET 和 JBS（肖特基二極管）在一個芯片內的集成，也就是能夠在單芯片就具有逆變器的集成功能。而在目前電力電子應用中對高功率密度規(guī)格、高效率的需求，以及高速切換操作的應用趨勢下，具備集成設計的整合型碳化硅 JMOSFET 可有效控制芯片面積與電容特性，而相較于一般碳化硅DMOSFET器件而言，JMOSFET 將更有助于提升應用系統(tǒng)效率與增加功率密度。此外，透過整合的肖特基二極管對壓降(Voltage Drop; VSD)特性將帶來顯著改善，會對電力電子應用帶來更具有可靠性的保證。

而且，JMOSFET 的性能優(yōu)勢不止于此?！拔覀兛梢宰龅絾涡酒瑏韺崿F(xiàn) DMOSFET 跟肖特基二極管的集成，JMOSFET 做反向續(xù)流的時候就非常有用，它不需要做并聯(lián)的,也就是在一個芯片上就能實現(xiàn)一個小型逆變器的功能，因為它本身需要在器件設計以及器件工藝上做出相當多的改變，才有可能實現(xiàn)。國外很多公司想實現(xiàn)這種產(chǎn)品，但是一直都無法量產(chǎn)。目前全球只有我們可以量產(chǎn)?！焙又苷f道。

圖 | 碳化硅 SIC MOSFET 產(chǎn)品

第三代半導體行業(yè)“拐點”已至：新能源汽車帶動 SIC 規(guī)模化投入生產(chǎn)經(jīng)營，并得到廣泛應用

數(shù)十年來，科學界及各方都對碳化硅進行了深入的探索和研究，但其在應用方面一直未達到大規(guī)模使用，其原因首先在于碳化硅的工藝，包括器件設計和器件應用尚未成熟。此外還有一個十分重要的原因，則是其技術成本過高。而碳化硅此次迎來的“拐點”，則與新能源汽車行業(yè)的發(fā)展與降低技術成本緊密相關。

新能源汽車系統(tǒng)架構中涉及到功率半導體應用的組件包括三大部分：電機驅動器、車載充電器（OBC）/非車載充電樁、電源轉換系統(tǒng)（車載 DC/DC）。而碳化硅（SiC）材料在高壓、高溫、高效率、高頻率、抗輻射等應用領域優(yōu)異的特性，其器件在新能源汽車的應用中具有極強的優(yōu)勢，也大大提高了現(xiàn)有能源的轉換效率。

而在電驅動領域，SiC器件的優(yōu)勢則主要在控制器效率提升、功率密度提升以及開關頻率的提升, 降低開關損耗，簡化電路的熱處理系統(tǒng)，以降低成本、重量、大小及功率逆變器的復雜性。

近幾年在特斯拉等企業(yè)的帶動下，新能源汽車大量增加對碳化硅器件的應用，帶動了整個碳化硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使碳化硅得以投入規(guī)?；纳a(chǎn)及運營，從而也有機會將成本大大降低。與此同時，現(xiàn)今碳化硅的整個器件技術方面已經(jīng)相對成熟，這一產(chǎn)業(yè)極有可能將迎來蓬勃發(fā)展的時期。

“現(xiàn)在不管是新能源車、光伏產(chǎn)業(yè)，服務器還是其他工業(yè)電源等等，都在大規(guī)模地使用碳化硅這個產(chǎn)品，而對于碳化硅而言，它的拐點已經(jīng)到來了，市場也會對它越來越認可，所以我們相信第三代半導體碳化硅會迅速地發(fā)展，未來幾年它在功率器件里的應用比例會得到迅速提升。”胡佑周表示道。

第三代半導體研發(fā)目標及發(fā)展前景

對于未來上海瀚薪科技的發(fā)展前景，胡佑周表示，“就瀚薪而言，我們會在相當一段時間內專注于碳化硅的器件及工藝制作，以及模組的開發(fā)和生產(chǎn)。未來我們會同產(chǎn)業(yè)鏈同仁一起并肩發(fā)展，優(yōu)勢互補，為國內第三代半導體的發(fā)展貢獻自己的力量。”

第三代半導體的發(fā)展對中國而言也是一個很好的機會，其中碳化硅也是電力電子核心的材料器件之一。在第三代半導體領域的深入探索和技術應用，對于國家而言，也會為未來的降低成本、增強自主可控等方面創(chuàng)造更大的空間和潛能。

原文標題：第三代半導體行業(yè)“拐點”已至，上海瀚薪獨創(chuàng)整合型碳化硅JMOSFET結構技術 | 專訪

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責任編輯：haq