功率及化合物半導(dǎo)體最新趨勢與挑戰(zhàn)

功率及化合物半導(dǎo)體對人類社會和科技發(fā)展影響越來越巨大，其應(yīng)用涵蓋了照明、激光、成像、移動通訊、消費電子、綠色能源、現(xiàn)代交通等方方面面。

3月21日至22日，享譽業(yè)界的“功率及化合物半導(dǎo)體國際論壇2019”于SEMICON China同期在上海浦東嘉里酒店成功舉辦。本次共有20余位來自海內(nèi)外演講嘉賓，既有各領(lǐng)域的翹楚如SiC領(lǐng)域第一的Wolfspeed(CREE)、功率半導(dǎo)體IDM巨擘英飛凌、化合物半導(dǎo)體外延巨頭IQE、氮化鎵功率電子領(lǐng)先企業(yè)Gan System、 5G通訊領(lǐng)跑者Qorvo、VCSEL引領(lǐng)者Finisar、MicroLED技術(shù)創(chuàng)造者PlayNitride，也有化合物半導(dǎo)體晶圓代工優(yōu)秀企業(yè)如深耕功率器件代工多年的漢磊科技、化合物代工市占率第一的穩(wěn)懋、新興力量三安集成、全球領(lǐng)先的TowerJazz，此外還有本土IDM企業(yè)如中國中車，各領(lǐng)域最具活力的新興企業(yè)如EpiGaN、睿熙、英諾賽科、大晶磊等，各領(lǐng)域?qū)＜揖托滦?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/2800/" target="_blank">光電顯示、人臉識別、寬禁帶半導(dǎo)體功率電子、5G通訊分享了等最新進展。將近500名來自全球各領(lǐng)域的專業(yè)觀眾參加了本次論壇。

SEMI中國區(qū)總裁居龍先生出席會議致辭。居總表示中國作為全球最大的功率器件、化合物半導(dǎo)體市場，充滿了機會同時也面臨著很多挑戰(zhàn)。本次論壇匯集全球行業(yè)專家，分享相關(guān)領(lǐng)域的最新技術(shù)趨勢。希望本次論壇可以帶給大家更多的討論和思考，這也是SEMI搭建相關(guān)產(chǎn)業(yè)平臺的意義和所在。

***漢磊科技總經(jīng)理莊淵棋作了“寬禁帶半導(dǎo)體的市場與技術(shù)”主旨報告。他認為SiC在電動汽車（EV）中將發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是中國的汽車廠商非?；钴S，他們將在電動汽車中廣泛使用SiC功率器件，以滿足更高效率、更輕量化的要求。

Wolfspeed的首席技術(shù)官John Palmour介紹用于功率開關(guān)應(yīng)用的碳化硅材料及器件。由SiC、GaN構(gòu)成的第三代半導(dǎo)體材料寬禁帶技術(shù)改變了當(dāng)代生活的諸多方面，例如風(fēng)力發(fā)電、光電轉(zhuǎn)換太陽能、汽車、能源存儲、快充，目前寬禁帶半導(dǎo)體引領(lǐng)時代潮流的氮化鎵材料推動4G更快過渡進5G。John Palmour提到碳化硅具有高效和高能量密度，帶動電動汽車等行業(yè)發(fā)展，是推動汽車行業(yè)發(fā)生變革的根本動力。John Palmour相信SiC轉(zhuǎn)換器具有絕對優(yōu)勢，將未來電力推進系統(tǒng)帶入高能效時代。

***錼創(chuàng)科技（PlayNitride）CEO 李允立分享了MicroLED顯示技術(shù)的最新進展。他指出MicroLED顯示技術(shù)與LCD、OLED顯示技術(shù)相比，在顯示效率、柔性化、無邊框、多用途方面具有很大優(yōu)勢，是顯示技術(shù)發(fā)展終極方向。但是仍有很多問題亟待解決，如實現(xiàn)柔性顯示的襯底材料、驅(qū)動等。另外，雖然巨量轉(zhuǎn)移是MicroLED大規(guī)模制造的一個核心技術(shù)挑戰(zhàn)，但是巨量修復(fù)更是實現(xiàn)MicroLED商業(yè)化應(yīng)用的另一個核心技術(shù)挑戰(zhàn)。目前錼創(chuàng)在巨量轉(zhuǎn)移、巨量修復(fù)上取得了一些重要進展，MicroLED產(chǎn)品在電視領(lǐng)域已經(jīng)得到初步商用驗證。

GaN Systems的全球運營副總裁 Stephen Coates為與會嘉賓介紹：如何用體積更小、能耗更低、更高效率的功率電子器件改變汽車世界。氮化鎵的設(shè)計趨向于效率更高、體積輕而小的方向發(fā)展。氮化鎵作為更好的功率晶體管可以制造出更好的功率電子器件。Stephen Coates相信如今GaN SYSTEMS在氮化鎵方面取得的研究成果會給汽車、太陽能、無線電、AC Adapter、大數(shù)據(jù)管理（Datacenter Server and Rack Power）、車載充電、Traction Inverter等諸多行業(yè)帶來更多裨益。

Finisar Corporation在VCSEL垂直腔面發(fā)射激光器技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。自1993年開始研究，至今已成為3D照相機供應(yīng)商的主要VCSEL供應(yīng)商。Finisar Corporation全球營銷高級總監(jiān)Christian Urricariet介紹VCSELs技術(shù)在3D檢測方面的應(yīng)用。典型的激光3D感應(yīng)系統(tǒng)利用激光紅外線生成深度數(shù)據(jù)：Structured Light，Time-of-Flight (ToF)，實現(xiàn)方法是利用處理器的算法來計算數(shù)據(jù)。目前VCSEL在智能手機中的多處應(yīng)用，手機中的人臉識別是其中之一。如今3D數(shù)碼相機和深度傳感系統(tǒng)快速融入圖像檢測和激光照明技術(shù)。Christian Urricariet提到VCSEL技術(shù)將推動IR發(fā)展。VCSEL在3D傳感市場收益預(yù)計2023年增加$1.8B。

昂坤科技首席執(zhí)行官馬鐵中闡釋了當(dāng)前外延芯片缺陷檢測的難點。與傳統(tǒng)的缺陷分類方法不同，昂坤視覺基于數(shù)輪深度學(xué)習(xí)算法的EPI AOI（外延芯片缺陷檢測）可以將缺陷分類精度提高到99%。不僅如此，馬博士還向與會者分享了EPI AOI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外觀。EPI AOI 還包括EPI DSA缺陷溯源分析、EPI Image Viewer離線觀察缺陷形態(tài)等多個軟件集成。EPI AOI自動對焦精度達到0.1μm，馬博士列舉了EPI AOI檢測氮化鎵及砷化鎵材料缺陷的應(yīng)用案例。這種基于數(shù)輪深度學(xué)習(xí)算法的外延芯片缺陷檢測系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的檢測模式，以更高精度、更智能的檢測賦予客戶自定義缺陷類別的可能性。

目前5G已經(jīng)在醫(yī)療、航空、移動、生產(chǎn)制造供應(yīng)鏈、農(nóng)業(yè)等多方面深入到我們身邊。穩(wěn)懋半導(dǎo)體協(xié)理黃智文介紹化合物半導(dǎo)體與無線通訊之展望與挑戰(zhàn)，提到化合物半導(dǎo)體引領(lǐng)未來的無線通訊領(lǐng)域，調(diào)制頻率是關(guān)鍵，未來無線通訊設(shè)備將具有更高頻率、更加線性化、更加集成化的特性，而這一切的關(guān)鍵在于化合物半導(dǎo)體。黃智文介紹穩(wěn)懋多芯片解決方案及單芯片解決方案，穩(wěn)懋公司的MW Solution突破了傳統(tǒng)的QFN。

比利時EpiGaN公司是一家為功率電子器件、RF Power、傳感設(shè)備提供材料的供應(yīng)商。首席市場官Markus Behet介紹5G關(guān)鍵技術(shù)——硅基氮化鎵。不同的外延結(jié)構(gòu)決定了設(shè)備的性能。Markus介紹EpiGaN用于650伏功率轉(zhuǎn)換器和RF power的硅基氮化鎵產(chǎn)品，展示為5G設(shè)計的30GHz的氮化鎵/硅化鎵 LNA&HPA MMIC、13-17&37-43 GHz的氮化鎵/硅化鎵 HPAs、90GHz的氮化鎵/硅化鎵 PA。Markus向與會觀眾介紹EpiGaN公司生產(chǎn)的大直徑硅片、硅基氮化鎵具有很好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、集成性以及壓電性能，廣泛應(yīng)用于壓力傳感器、生物傳感器、RF filters等領(lǐng)域。

寧波睿熙科技有限公司首席執(zhí)行官James Liu分享VCSEL技術(shù)及應(yīng)用。VCSEL是人工智能的關(guān)鍵設(shè)備，在3D傳感器、IoT、云計算、汽車領(lǐng)域有廣泛的運用。James對VCSEL未來的市場發(fā)展做了預(yù)測，介紹了VCSEL的優(yōu)點以及睿熙科技在VCSEL方面的設(shè)計要點及可靠性分析，James相信未來十年VCSEL市場將迅速發(fā)展。

英飛凌科技高級總監(jiān)Peter Friedrichs介紹正在走向更廣闊市場的碳化硅晶體管。碳化硅和氮化鎵材料較傳統(tǒng)硅材料具有更快的功率轉(zhuǎn)換效率和較低損失。碳化硅在太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電動汽車充電中具有很廣泛的應(yīng)用。Peter相信隨著英飛凌碳化硅材料的深入研發(fā)及廣泛應(yīng)用，電動汽車充電性能將大幅度得到優(yōu)化。

浙江大晶磊半導(dǎo)體科技有限公司執(zhí)行副總裁馮恒毅介紹針對于中/高壓碳化硅MOSFET應(yīng)用的高絕緣供電驅(qū)動技術(shù)。SiC材料由于其特性和優(yōu)勢，被認為是用于高電壓、高頻率的功率器件的理想半導(dǎo)體材料。目前高電壓設(shè)備領(lǐng)域SiC 金氧半場效晶體管已取代Si IGBT（絕緣柵雙極型晶體管芯片）。SiC MOSFET目前僅被限制于低電壓領(lǐng)域，馮恒毅相信高電壓絕緣功率器件將具有易評估，較大轉(zhuǎn)換功率，持續(xù)工作電壓穩(wěn)定的特點。

Novel Crystal Technology, Inc.的高級經(jīng)理Kohei Sasaki介紹氧化鎵功率器件的進展。氧化鎵晶圓為功率器件的降低損失提供了可能性。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認為氧化鎵設(shè)備比碳化硅性能更加優(yōu)越，未來Novel Crystal Technology, Inc.還將通過改進設(shè)備結(jié)構(gòu)和EPI質(zhì)量提升氧化鎵的性能。

株州中車時代電氣股份有限公司的副總工程師劉國友介紹SiC功率器件技術(shù)及其在電氣化軌道交通中的應(yīng)用。軌道交通需要新一代更高功率密度、更高頻率、更高連接溫度的功率化器件。軌道交通受高溫、熱壓力、高頻電壓等挑戰(zhàn)，需要碳化硅器件在整流器和牽引系統(tǒng)中的高功率密度、快速轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)勢實現(xiàn)高速、減重、環(huán)保方面的突破。劉國友總工還展示了功率電子轉(zhuǎn)換器的拓撲結(jié)構(gòu)。由于運用碳化硅器件的優(yōu)勢，軌交的電性能、熱性能、機械性能都取得提升。劉國友總工表示下一代電氣化軌道交通迫切需要高電壓高電流的碳化硅應(yīng)用于功率電子轉(zhuǎn)換器，以及更先進的制造和封裝工藝。

功率及化合物半導(dǎo)體對人類社會和科技發(fā)展影響越來越巨大，其應(yīng)用涵蓋了照明、激光、成像、移動通訊、消費電子、綠色能源、現(xiàn)代交通等方方面面。這正是SEMICON China舉辦功率及化合物半導(dǎo)體國際論壇2019的價值所在。