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綠色、環(huán)保、低碳是全球科技領(lǐng)域的共識。根據(jù)IEA（國際能源署）最近發(fā)表的一份報告，綠色能源未來涵蓋的整個能源全鏈條，包括發(fā)電，新能源的產(chǎn)生、輸送、儲存、使用等，是一個潛力巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條。預(yù)估到2030年，在發(fā)電環(huán)節(jié)，光伏還需要再裝機(jī)超過5000GW；電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，全球投資將達(dá)到每年6000億美元以上；全球電池儲能容量將增加1000GW以上；在電動汽車充電領(lǐng)域，全球投資將超過1萬億美元。
碳化硅（SiC）作為滿足可持續(xù)性能源生產(chǎn)和消費(fèi)的核心技術(shù)，當(dāng)前正處在蓬勃發(fā)展期。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，從2024年到2029年，全球碳化硅市場規(guī)模將從31億歐元增長到90億歐元，年復(fù)合增長率超過24%。在碳化硅主要的應(yīng)用領(lǐng)域，年復(fù)合增長率基本都達(dá)到了兩位數(shù)以上。特別是在固態(tài)斷路器領(lǐng)域，未來五年，碳化硅的市場規(guī)模將以76%的年復(fù)合增長率持續(xù)增長。而在風(fēng)能領(lǐng)域，未來五年，可以達(dá)到95%的年復(fù)合增長率。
植根能源全鏈條，碳化硅具有重要戰(zhàn)略作用
進(jìn)入中國市場近三十年，英飛凌持續(xù)深耕能源全鏈條，為包括發(fā)電、輸配電、儲能、用電在內(nèi)的電力全價值鏈提供系統(tǒng)級的高能效產(chǎn)品和解決方案，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、光伏、高鐵、儲能等應(yīng)用領(lǐng)域，為推動整個社會實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)揮著重要作用。可以說，英飛凌已經(jīng)植根于整個能源全鏈條，助力整個社會的零碳轉(zhuǎn)型。
日前，在一場以碳化硅“踏‘綠’前行，‘碳’新路”的媒體會上，英飛凌科技高級副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人于代輝表示，“除了我們的產(chǎn)品和技術(shù)外，我們對行業(yè)應(yīng)用有很深的理解，可以幫助用戶更好地使用我們的產(chǎn)品，這是我們行穩(wěn)零碳的每一步，也是我們在系統(tǒng)和行業(yè)的布局。英飛凌不僅致力于成為整個能源全鏈條的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者，我們同時希望繼續(xù)在每個行業(yè)深耕發(fā)展，成為各個子行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者?！?/p>
英飛凌科技高級副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人? 于代輝
面向碳化硅在產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、以及應(yīng)用層面的創(chuàng)新，于代輝指出，這也正是碳化硅器件的戰(zhàn)略作用，這些創(chuàng)新正在給用戶系統(tǒng)帶來三大升級方向：一是高能效，使得系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率、使用效率更高；二是系統(tǒng)級性價比，使得系統(tǒng)尺寸和成本持續(xù)降低，這也可以解決新能源行業(yè)的絕大多數(shù)痛點；三是壽命周期可靠性，從器件到系統(tǒng)，產(chǎn)品生命周期對行業(yè)的健康發(fā)展是至關(guān)重要的。也正是通過這三方面升級，整個新能源行業(yè)將會獲得提升，將會主要體現(xiàn)在三大產(chǎn)業(yè)群方面：一是可再生能源發(fā)展和電網(wǎng)升級，包括HVDC、風(fēng)電、光伏和儲能；二是電動汽車的普及和擴(kuò)展（因為電動汽車高度依賴于工藝和模塊）；三是工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用的能效和智能提升。
重塑格局，引領(lǐng)市場——碳化硅何以英飛凌？
碳化硅在行業(yè)中受到的關(guān)注越來越多，不過，即使是非常資深的工程師，也經(jīng)常陷入誤區(qū)。英飛凌科技副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場負(fù)責(zé)人沈璐指出，碳化硅技術(shù)的可靠性和性能評價不應(yīng)僅基于單一指標(biāo)，而應(yīng)綜合考慮多個因素。
英飛凌科技副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場負(fù)責(zé)人? 沈璐
首先，最常見的一個誤區(qū)是平面柵結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，而溝槽柵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可能存在長期可靠性問題。沈璐表示，事實上，英飛凌的溝槽柵技術(shù)通過使用更厚的柵極氧化層和更高的篩選電壓來降低缺陷密度，從而提高可靠性。相比之下，平面柵由于結(jié)構(gòu)限制，難以實現(xiàn)同樣的可靠性。
其次，在性能評價原則方面，在評價碳化硅性能時，僅以單位面積的導(dǎo)通電阻（Rsp）作為唯一標(biāo)準(zhǔn)，這個值越小越好，而忽視了其他重要因素。她強(qiáng)調(diào)，碳化硅的性能不僅取決于Rsp，還涉及到開關(guān)損耗、熱阻、封裝參數(shù)以及魯棒性、可靠性等多個方面，英飛凌在這些方面都表現(xiàn)出色，提供了高能效和高穩(wěn)定性。例如，英飛凌推出的.XT超級擴(kuò)散焊技術(shù)能改善熱阻，有效提升功率轉(zhuǎn)換效率和密度。
經(jīng)歷了早期的基礎(chǔ)技術(shù)探索，到現(xiàn)代應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，碳化硅如何持續(xù)穿越周期，迎接更廣闊的市場機(jī)遇？
沈璐談到了英飛凌的“三大持續(xù)戰(zhàn)略”：首先要持續(xù)布局，步履不停。自2018年收購冷切割技術(shù)以來，英飛凌不斷進(jìn)行技術(shù)迭代和產(chǎn)線升級，包括芯片技術(shù)迭代的路線圖、溫升提高至200度、持有專利的.XT超級擴(kuò)散焊技術(shù)以及8英寸產(chǎn)線的升級，英飛凌不斷強(qiáng)化在碳化硅領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
第二是持續(xù)創(chuàng)新，超越期待。英飛凌推出了2kV碳化硅分立器件、全球首款3.3kV基于溝槽柵技術(shù)的碳化硅高功率模塊，以及結(jié)合了碳化硅和硅技術(shù)的汽車級功率模塊，這些產(chǎn)品不僅提高了能效，還降低了成本，成為行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。
第三是持續(xù)深耕，穿越周期。作為30年前就開始深耕碳化硅領(lǐng)域的長期投入者，英飛凌一直積極擁抱市場變化，希望能夠應(yīng)對短期挑戰(zhàn)，同時更好地堅持長期主義。
沈璐補(bǔ)充，碳化硅是一個功率能效轉(zhuǎn)換的創(chuàng)新提升技術(shù)，而創(chuàng)新是為了能夠搭建一個更可持續(xù)的未來，讓生活更美好。英飛凌也在身體力行，提出了零碳目標(biāo)，即希望在2025年實現(xiàn)碳排放量將比2019年減少70％，并在2030年實現(xiàn)到零碳的最終目標(biāo)。
英飛凌CoolSiCTM碳化硅技術(shù)最新進(jìn)展
英飛凌科技高級技術(shù)總監(jiān)、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳立烽介紹，溝槽柵設(shè)計結(jié)構(gòu)采用了英飛凌專有的垂直溝道技術(shù)，這種設(shè)計能夠保證低界面密度與氧化層陷阱，進(jìn)而提升了載流子的遷移率。這對于降低導(dǎo)通電阻以及開關(guān)損耗而言，具有顯著效果。此外，深P+阱結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了器件氧化層的可靠性，并在溝槽拐角處形成高電場，起到了保護(hù)作用。正是這些核心技術(shù)，幫助英飛凌在提升器件性能的同時，也增強(qiáng)了可靠性。
英飛凌科技高級技術(shù)總監(jiān)、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人? 陳立烽
除了器件設(shè)計本身，英飛凌致力于推動封裝、及整體工藝等方面共同發(fā)展。根據(jù)陳立烽介紹，.XT擴(kuò)散焊技術(shù)顯著改善了芯片與載體之間的結(jié)合，降低了熱阻，提高了散熱效率和焊接可靠性。具體來說，D2PAK封裝形式中的熱阻值從0.68K/W降低到0.5K/W，熱阻表征值也從0.28 K/W降到0.18 K/W，這意味著熱量能更高效地從芯片散出，降低結(jié)點溫度或提升器件輸出功率。例如，某款器件采用.XT封裝技術(shù)后，輸出功率從145W提升至188W，增幅約10%到20%，同時開關(guān)頻率提升，開關(guān)損耗增加，有助于縮小被動器件尺寸并降低成本。
工藝水平方面，英飛凌在也不斷創(chuàng)新，例如冷切割技術(shù)能更充分地利用材料，減少傳統(tǒng)減薄過程中的材料浪費(fèi)。
英飛凌在2017年推出了第一代溝槽柵SiC MOSFET，即CoolSiCTM MOSFET Generation 1(G1)。在CoolSiCTM MOSFET G1中，英飛凌采用溝槽柵的設(shè)計解決了SiC MOSFET中柵極氧化物的可靠性問題，并克服了常見的SiC MOSFET在控制和驅(qū)動方面的限制。
對于CoolSiCTM MOSFET G2產(chǎn)品乃至未來發(fā)展，英飛凌的目標(biāo)是持續(xù)減少工藝損耗、優(yōu)化散熱性能，保持高可靠性。CoolSiCTM MOSFET G2是英飛凌推出的新二代產(chǎn)品，它在上一代產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和提升。例如在TO-247封裝上進(jìn)行了優(yōu)化，并在第一代.XT封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，使得整個系列的電阻范圍從7毫歐擴(kuò)展到78毫歐，其中7毫歐的產(chǎn)品達(dá)到了業(yè)界工藝密度之最。相比于CoolSiCTM MOSFET G1擁有更低的損耗，更好的散熱，更易用且更寬的VGS范圍。
具體如何降低損耗？陳立烽解釋，通過最佳優(yōu)值（FOM）分析，英飛凌根據(jù)不同系統(tǒng)應(yīng)用的性能需求，優(yōu)化了產(chǎn)品性能。CoolSiCTM MOSFET G2在硬開關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)出低損耗，軟開關(guān)應(yīng)用中也能滿足不同的性能要求。在半橋拓?fù)錅y試中，CoolSiCTM MOSFET G2的整體效率提高到了99.11%，損耗的減少直接提升了效率。
此外，CoolSiCTM MOSFET G2在VGS(th)等參數(shù)方面也表現(xiàn)出高度一致性，這對于系統(tǒng)穩(wěn)定性和并聯(lián)應(yīng)用非常有利。溫度特性方面，CoolSiCTM MOSFET G2的溫度特性有助于在不同溫度下保持器件性能的穩(wěn)定性，尤其是在并聯(lián)應(yīng)用中。
在高可靠性方面，CoolSiCTM MOSFET G2增強(qiáng)了對抗米勒效應(yīng)的能力，減少了寄生導(dǎo)通的風(fēng)險，提高了系統(tǒng)的可靠性；它具有2微秒的短路保護(hù)時間，這在業(yè)界是比較出色的表現(xiàn)；此外，CoolSiCTM MOSFET G2的VGS(th)離散性數(shù)值小，有助于提高并聯(lián)應(yīng)用的性能和可靠性。陳立烽強(qiáng)調(diào)，英飛凌通過2千伏產(chǎn)品系列不斷精進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化，從而使得產(chǎn)品更接近系統(tǒng)需求，簡化并優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。
積極拓展本土合作，樂觀看待2025年市場
盡管碳化硅潛力巨大且前景光明，但當(dāng)前在具體使用中仍面臨痛點。于代輝認(rèn)為，客戶最關(guān)心的三大方面是安全供貨、成本和應(yīng)用復(fù)雜性。應(yīng)對這些關(guān)切點，英飛凌首先聚焦于安全供貨與成本，例如通過在馬來西亞等地的大規(guī)模投資，擴(kuò)大產(chǎn)能，以確保安全供貨和降低成本，這是解決客戶痛點的關(guān)鍵措施。其次，英飛凌擁有強(qiáng)大的應(yīng)用團(tuán)隊，不僅僅提供產(chǎn)品，還深入了解客戶的系統(tǒng)和應(yīng)用痛點，幫助客戶在不同場景中更好地利用碳化硅技術(shù)。第三，英飛凌希望與客戶進(jìn)行前瞻性的溝通，根據(jù)客戶的系統(tǒng)需求定義產(chǎn)品，從而在未來三年、五年的產(chǎn)品規(guī)劃中更好地滿足客戶的應(yīng)用需求。
此外，英飛凌經(jīng)年來也在積極拓展與中國本土供應(yīng)商的合作，特別是在碳化硅襯底領(lǐng)域，希望進(jìn)一步加深與本土供應(yīng)鏈的合作，增強(qiáng)市場競爭力和供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。據(jù)了解，英飛凌去年已經(jīng)認(rèn)證了兩家本土的襯底供應(yīng)商：天岳先進(jìn)和天科合達(dá)，這兩家公司在國內(nèi)碳化硅襯底領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
回顧即將過去的2024年，于代輝談到，整個半導(dǎo)體行業(yè)充滿了不確定性，從前兩年的缺貨急轉(zhuǎn)直下，變成了缺訂單，高庫存、市場放緩等現(xiàn)狀無不在考驗著每一家從業(yè)者。他強(qiáng)調(diào)，英飛凌是一家適合長跑的公司，無論是產(chǎn)能投入、研發(fā)投入、產(chǎn)品路線圖等都是很長期的規(guī)劃，穿越行業(yè)周期反而會成為其發(fā)展優(yōu)勢。
“2025年將是迎來光明的一年，也許去庫存，恢復(fù)正?；蛘吒咴鲩L，顯然這個市場在筑底，并且隨時會有反彈。我覺得黎明不遠(yuǎn)，所以我們很有信心穿越周期，和用戶一起迎接更大的發(fā)展。從長期來看，2030、2060這種低碳的目標(biāo)毫無疑問，一定是很持續(xù)發(fā)展，很穩(wěn)健的”， 于代輝強(qiáng)調(diào)。
“我想一個真正穿越過周期的企業(yè)，不但要看護(hù)好眼下的利益，更要目光長遠(yuǎn)，布局未來。英飛凌不是一家將自己的碳化硅戰(zhàn)略業(yè)務(wù)僅僅依賴于一個市場、一個產(chǎn)品、一個客戶的供應(yīng)商，我們更多地是確保有足夠多的產(chǎn)品系列，能夠滿足不同的客戶，不同的行業(yè)，這樣才能夠經(jīng)受周期的考驗，行穩(wěn)而致遠(yuǎn)。我們也要保持定力，做對的事，而不是容易的事。堅持溝槽柵技術(shù)，堅持對可靠性的承諾，堅持對于供應(yīng)鏈多元化管理的上游供應(yīng)鏈選擇”，沈璐補(bǔ)充。
