英飛凌零碳工業(yè)功率事業(yè)部：做更可靠的SiC解決方案提供商

英飛凌作為全球功率半導(dǎo)體市場絕對的領(lǐng)軍者，對全球“減碳”事業(yè)的探索也一直走在前列。2023年4月，英飛凌還將工業(yè)功率控制事業(yè)部正式更名為零碳工業(yè)功率（GIP,Green Industrial Power）事業(yè)部，也可以看出英飛凌繼續(xù)加碼綠色能源市場的決心和信心。

SiC作為英飛凌減碳事業(yè)的關(guān)鍵產(chǎn)品，一直以來英飛凌對SiC產(chǎn)品在多個關(guān)鍵應(yīng)用市場推進付出了諸多努力。同時，英飛凌也堅定看好SiC的發(fā)展前景，2024年，英飛凌還將發(fā)布多款碳化硅產(chǎn)品和新一代碳化硅技術(shù)。

本次我們邀請到英飛凌科技零碳工業(yè)功率事業(yè)部大中華區(qū)產(chǎn)品總監(jiān)王丹先生，給我們分享一下英飛凌SiC產(chǎn)品在零碳工業(yè)市場的探索進展與計劃：

Q1

英飛凌目前工業(yè)市場應(yīng)用的CoolSiC?芯片技術(shù)迭代現(xiàn)狀，以及可靠性表現(xiàn)？

A：碳化硅MOSFET在材料與器件特性上不同于傳統(tǒng)硅，如何保證性能和可靠性的平衡是所有廠家需要面對的首要問題。英飛凌M1H CoolSiC? MOSFET非對稱溝槽柵提供性能與可靠性的最優(yōu)折衷設(shè)計。

作為溝槽柵技術(shù)的倡導(dǎo)者和先行者，英飛凌CoolSiC? MOSFET采用非對稱溝槽柵結(jié)構(gòu)，這一創(chuàng)新的技術(shù)很好解決了柵極氧化層的可靠性問題，也提高了SiC MOSFET的性能，而且使得每個晶圓可以比平面柵多產(chǎn)出30%的芯片，在成本和性能上保持持續(xù)的競爭優(yōu)勢。

新推出的增強型M1H碳化硅（SiC）MOSFET芯片，進一步改善了柵氧化層質(zhì)量，使得閾值漂移可以忽略不計，并且顯著拓寬了柵極電壓窗口。M1H芯片的閾值電壓約4.5V，具有非常低的米勒電容，能夠有效抑制寄生導(dǎo)通現(xiàn)象，增加可靠性。

英飛凌CoolSiC?芯片技術(shù)性能上的優(yōu)勢，使變換器的設(shè)計可以變得更有效率，單個逆變器的額定功率得以進一步提高，從而降低整體系統(tǒng)成本。

Q2

碳化硅滲透率持續(xù)走高，英飛凌碳化硅產(chǎn)品在工業(yè)市場的出貨占比及趨勢預(yù)測如何？

A：我們預(yù)計到2030年，SiC的市場規(guī)模將增長至約200億歐元。屆時，英飛凌將占據(jù)全球30%的SiC市場份額，其中工業(yè)和汽車應(yīng)用市場的占比預(yù)計將各為50%。

Q3

目前碳化硅1200V市場英飛凌正在高速滲透，可否介紹下對于電壓要求等級更高的市場（如3300V）需求何時會推出量產(chǎn)產(chǎn)品，如何看待高壓市場的碳化硅需求？

A：光伏，電動汽車，儲能充電等電力電子系統(tǒng)向更高電壓發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)的必然趨勢，這對半導(dǎo)體器件也提出了高耐壓要求。

相比于硅基高壓器件，碳化硅開關(guān)器件擁有更高的頻率和更小的導(dǎo)通電阻以及開關(guān)損耗，在大功率或超大功率應(yīng)用領(lǐng)域有著天然的應(yīng)用優(yōu)勢，也必將伴隨著應(yīng)用的發(fā)展向著更高的電壓等級蓄力發(fā)展。

英飛凌在碳化硅芯片技術(shù)、器件設(shè)計和應(yīng)用上積累了20多年豐富經(jīng)驗和創(chuàng)新的技術(shù)，并且不斷推陳出新，推出更高電壓等級的SiC功率器件，在工業(yè)級與車規(guī)級解決方案并行發(fā)力，橫跨600V至3300V規(guī)格。

自2022年2000V CoolSiC? MOSFET推出Easy3B封裝的功率模塊，今年2000V MOSFET模塊系列新添全新工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝產(chǎn)品——62mm CoolSiC? MOSFET 2000V M1H產(chǎn)品。

此外，2023年英飛凌推出3.3kV XHP2 CoolSiC? MOSFET功率模塊，專門針對牽引應(yīng)用量身定制。該模塊不僅滿足牽引等苛刻的運行條件，而且可使列車電機和變頻器的總能耗降低10%，有助于打造更環(huán)保、更安靜的列車。這些特性對于未來的列車交通極其重要。

正是由于SiC MOSFET的出色性能，其在光伏逆變器、UPS、ESS、電動汽車充電、燃料電池、電機驅(qū)動和電動汽車等領(lǐng)域都有越來越廣泛的應(yīng)用。

Q4

產(chǎn)能問題是否還是當(dāng)前影響市場應(yīng)用的主要問題？英飛凌在碳化硅產(chǎn)品供應(yīng)鏈布局上做了哪些調(diào)整？

A：過去的三四年里，晶圓供應(yīng)短缺一直是制約寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大瓶頸之一。面對不斷增長的市場需求，包括英飛凌在內(nèi)的眾多重量級玩家已經(jīng)意識到必須擴大投資，以支持供應(yīng)鏈建設(shè)。

英飛凌旨在成為行業(yè)最具競爭力的SiC技術(shù)提供商，目標(biāo)到2030年之前，在全球碳化硅市場中所占的份額提高到30%，碳化硅年收入超70億歐元。

2023年，英飛凌投資50億歐元在馬來西亞建造全球最大的8英寸碳化硅功率晶圓廠；對菲拉赫工廠現(xiàn)有硅設(shè)備進行改造，將現(xiàn)有的150毫米和200毫米硅生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為碳化硅和氮化鎵生產(chǎn)線中心。

此外，英飛凌與包括天岳先進和天科合達在內(nèi)的6家SiC供應(yīng)商簽訂了晶圓和晶錠供應(yīng)供貨協(xié)議，確保供應(yīng)鏈高效安全，蓄足力量迎接碳化硅市場的強勁增長，鞏固SiC技術(shù)和規(guī)模方面的領(lǐng)先地位。

Q5

工業(yè)端客戶對成本更加看重，以光伏市場為例，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)品供貨價格競爭激烈，英飛凌如何在客戶端構(gòu)建高競爭壁壘？

A：堅持技術(shù)創(chuàng)新：英飛凌作為以創(chuàng)新為立命之本的半導(dǎo)體企業(yè)，長久以來，一直踐行以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)品創(chuàng)新，以產(chǎn)品創(chuàng)新驅(qū)動應(yīng)用創(chuàng)新的理念。

作為功率半導(dǎo)體的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌連續(xù)20年蟬聯(lián)全球功率半導(dǎo)體市場占有率第一的殊榮，并且不斷加碼第三代半導(dǎo)體，從硅，碳化硅到氮化鎵，英飛凌在所有材料和技術(shù)的功率系統(tǒng)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，通過技術(shù)創(chuàng)新和差異化產(chǎn)品在市場中保持領(lǐng)先地位。

堅持客戶導(dǎo)向：半導(dǎo)體技的產(chǎn)品創(chuàng)新與應(yīng)用創(chuàng)新以前所未有的方式在加速的融合，共同迭代成長。英飛凌始終與客戶緊密站在一起，傾聽客戶的聲音，與客戶一起設(shè)計領(lǐng)先的方案，共同參與新興應(yīng)用的早期開發(fā)，推出更多滿足客戶需求的產(chǎn)品，助力他們成為本土市場的技術(shù)引領(lǐng)者。

堅持長期主義：英飛凌秉持長期主義的經(jīng)營理念，順應(yīng)全球低碳化和數(shù)字化兩大方向，積極布局消費電子、能源、汽車三個板塊的長期發(fā)展，從原材料的供應(yīng)到生產(chǎn)流程的優(yōu)化，多管齊下，我們?nèi)姘芽厣a(chǎn)流程，確保供應(yīng)鏈的長期安全可靠。立足長遠的技術(shù)路線，優(yōu)質(zhì)可靠的質(zhì)量保證，形成差異化的，規(guī)模化的競爭優(yōu)勢，從容應(yīng)對市場的機遇和挑戰(zhàn)。

Q6

碳化硅目前在工業(yè)端不同市場應(yīng)用節(jié)奏不同，除光伏市場外，英飛凌還看好哪些應(yīng)用市場？哪些產(chǎn)品賦能客戶應(yīng)用設(shè)計升級？

A：SiC器件的應(yīng)用潛力貫穿于整個能源轉(zhuǎn)換鏈，可為交通、新能源發(fā)電、儲能、數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場景中提供能效提升的潛力。

以光伏為例，采用英飛凌CoolSiC?系列的碳化硅MOSFET，在重量不變的前提下，可以將組串式逆變器的功率翻倍。高溫工作時的效率下降現(xiàn)象也會因為碳化硅器件的使用而大大改善。

而在儲能系統(tǒng)中，電池是主要成本擔(dān)當(dāng)，如果從超級結(jié)MOSFET切換到1200V的碳化硅MOSFET，可以降低電池損耗，在不增加電池尺寸的前提下提升電池電量。

此外，CoolSiC? MOSFET可減小工業(yè)電源的系統(tǒng)尺寸，使全天候運行的不間斷電源系統(tǒng)能耗大幅降低。

而面向電動汽車充電樁應(yīng)用，英飛凌碳化硅產(chǎn)品得益于其高功率密度的優(yōu)勢，器件數(shù)量較同類硅解決方案減少了一半，可以實現(xiàn)更高的充電效率。

英飛凌提倡“從產(chǎn)品到系統(tǒng)”的戰(zhàn)略方針，但從產(chǎn)品技術(shù)到解決方案，是一項龐大的系統(tǒng)工程，并非僅靠一己之力就能順利實現(xiàn)，只有通過與客戶的緊密合作，深耕于對客戶的理解，才能夠解決客戶系統(tǒng)面臨的問題，幫助客戶的系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)。也只有這樣，才能真正設(shè)計出既有創(chuàng)新力，又被市場認可的產(chǎn)品。

Q7

2023年初，英飛凌重新命名了工業(yè)應(yīng)用部門，可以介紹下GIP主要面對的市場客戶及部門使命嗎？

A：英飛凌是唯一一家在能源效率方面，可以面向發(fā)電、輸電、配電和儲能領(lǐng)域提供完整產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案的功率半導(dǎo)體公司，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，覆蓋發(fā)電、儲能、電力傳輸、家電、工業(yè)驅(qū)動、工業(yè)電源供應(yīng)、工業(yè)機器人、工業(yè)車輛、牽引等，在能源轉(zhuǎn)換鏈的每個環(huán)節(jié)都必不可少。找正品元器件，上唯樣商城。

英飛凌致力于為世界注入無限綠色能源，讓每一個人都能隨時隨地獲取所需的能源。2023年4月，工業(yè)功率控制（IPC，Industry Power Control）事業(yè)部正式更名為零碳工業(yè)功率（GIP,Green Industrial Power）事業(yè)部，也可以看出英飛凌繼續(xù)加碼綠色能源市場的決心和信心。

英飛凌在風(fēng)能和太陽能領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，公司的功率半導(dǎo)體為整個能源轉(zhuǎn)換鏈樹立了很高的效率標(biāo)準(zhǔn)。未來，英飛凌將繼續(xù)憑借廣泛的產(chǎn)品組合和技術(shù)，以及在功率半導(dǎo)體、軟件和服務(wù)方面的前沿專業(yè)知識和經(jīng)驗豐富的全球團隊，助力社會綠色轉(zhuǎn)型，推動整個行業(yè)、社會邁向凈零排放、實現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

Q8

2024年會有新的碳化硅產(chǎn)品推出計劃嗎？

A：2024年，英飛凌碳化硅產(chǎn)品將有重磅產(chǎn)品發(fā)布。此外，英飛凌下一代碳化硅技術(shù)也將在2024年有更詳細的披露，敬請期待！

寫在最后：

可以看出英飛凌對碳化硅發(fā)展前景寄予厚望，并信心十足。從碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈布局上看，英飛凌在產(chǎn)品、產(chǎn)能、應(yīng)用等方面正在全面滲透并逐步提升碳化硅半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)品組合以及產(chǎn)能，為即將迎來爆發(fā)的市場做了充足準(zhǔn)備！

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號：英飛凌工業(yè)半導(dǎo)體

審核編輯 黃宇