“頂流”集聚！第三代半導(dǎo)體迎來(lái)“最好的時(shí)代”
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蘇商會(huì)
2023-05-29 16:27 -
文：
蘇商全媒體
以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體迎來(lái)了“最好的時(shí)代”。
而電力電子器件是其他戰(zhàn)略性科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)元件，成為構(gòu)建現(xiàn)代能源系統(tǒng)、尖端技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。那么在當(dāng)前背景下，如何構(gòu)建可靠的電力電子化的電力系統(tǒng)？
位于常州國(guó)家高新區(qū)的宏微科技，正是專注功率半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一家上市公司。宏微科技市場(chǎng)總監(jiān)榮睿在作報(bào)告時(shí)談到，新一代功率器件是助力新能源領(lǐng)域發(fā)展的核心器件。
5月27日，以“夯實(shí)功率半導(dǎo)體基石 助力新能源之都建設(shè)”為主題的全國(guó)硅基和寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件應(yīng)用論壇在常州成功舉辦，專家和企業(yè)家們齊聚一堂，共同探討新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。常州市副市長(zhǎng)蔣鵬舉宣布論壇開(kāi)幕，常州市新北區(qū)委副書(shū)記、區(qū)長(zhǎng)石旭涌出席論壇并致辭。
本次活動(dòng)由常州國(guó)家高新區(qū)管委會(huì)指導(dǎo)，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電氣節(jié)能專業(yè)委員會(huì)、江蘇宏微科技股份有限公司、常州光伏產(chǎn)業(yè)園（龍虎塘街道）主辦。
常州市副市長(zhǎng)蔣鵬舉
半導(dǎo)體器件等電氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展正當(dāng)時(shí)
今年初，常州市委、市政府把新能源之都建設(shè)推進(jìn)大會(huì)確定為新春“第一會(huì)”，并在會(huì)上出臺(tái)《推進(jìn)新能源之都建設(shè)政策措施》，用真金白銀、真心實(shí)意的政策支持撬動(dòng)市場(chǎng)力量，為新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展再添一把火，全力打造引領(lǐng)長(zhǎng)三角、輻射全國(guó)、全球有影響力的新能源之都。
而常州國(guó)家高新區(qū)更是乘勢(shì)而上，于今年4月出臺(tái)了《常州國(guó)家高新區(qū)（新北區(qū)）加快打造新能源之都核心區(qū)實(shí)施意見(jiàn)》，提出聚焦“兩特三新一智能”主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，深入實(shí)施產(chǎn)業(yè)集群培育、創(chuàng)新能力提升、重點(diǎn)項(xiàng)目攻堅(jiān)、產(chǎn)業(yè)賽道拓展、要素資源保障等五大工程，切實(shí)推動(dòng)新能源領(lǐng)域“發(fā)儲(chǔ)送用”各環(huán)節(jié)融合發(fā)展，加快打造新能源之都核心區(qū)。
常州市新北區(qū)委副書(shū)記、區(qū)長(zhǎng)石旭涌
石旭涌在致辭中表示，當(dāng)前，常州正在不斷擦亮“新能源之都”金字招牌，作為串聯(lián)新能源“發(fā)、儲(chǔ)、送、用”鏈條的重要紐帶，高新區(qū)發(fā)展半導(dǎo)體器件、智能電控等電氣產(chǎn)業(yè)恰逢其時(shí)、大有可為。依托區(qū)內(nèi)的宏微科技、銀河微電等上市半導(dǎo)體企業(yè)，天合光能、森薩塔、安費(fèi)諾等行業(yè)龍頭企業(yè)，高新區(qū)正成長(zhǎng)為特色鮮明的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高地，預(yù)計(jì)全年總產(chǎn)值將突破400億元。其中，宏微科技車規(guī)級(jí)芯片量產(chǎn)后，產(chǎn)能快速攀升，1-4月完成銷售4.9億元，為去年同期的2.5倍，為產(chǎn)業(yè)鏈增長(zhǎng)提供了有力支撐。
論壇期間，常州國(guó)家高新區(qū)與國(guó)家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心成功進(jìn)行合作共建。常州市新北區(qū)龍虎塘街道辦事處與東南大學(xué)集成電路學(xué)院簽約，將堅(jiān)持以創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，依托東南大學(xué)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科資源開(kāi)展技術(shù)設(shè)計(jì)及研發(fā)工作，進(jìn)一步深化在集成電路領(lǐng)域的發(fā)展，為加快建設(shè)新能源之都、沖刺GDP萬(wàn)億之城作出更大貢獻(xiàn)。
12位專家學(xué)者把脈寬禁帶半導(dǎo)體的前沿機(jī)遇
近年來(lái)，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鎵（GaO）、氮化鋁（AlN）、金剛石（C）等為代表的半導(dǎo)體新材料成為全球高新技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，也是國(guó)際半導(dǎo)體及材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防安全、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和社會(huì)民生等領(lǐng)域具有重要戰(zhàn)略意義。
馮志強(qiáng)
對(duì)此，本次論壇邀請(qǐng)了天合光能股份有限公司副總裁兼光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任馮志強(qiáng)、電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)貢俊、University of Warwick Prof. Philip Mawby、浙江大學(xué)教授徐德鴻、中國(guó)第一汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院功率電子研究所所長(zhǎng)趙永強(qiáng)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所主任研究員溫旭輝、復(fù)旦大學(xué)教授張清純、安徽工程大學(xué)教授林信南、西安交通大學(xué)教授王來(lái)利、國(guó)電投核力創(chuàng)芯（無(wú)錫）科技有限公司副總經(jīng)理葛濤、華中科技大學(xué)教授彭晗、江蘇宏微科技股份有限公司市場(chǎng)總監(jiān)榮睿等12位國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的知名企業(yè)家和專家，共同探討硅基和寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路。
對(duì)此，本次論壇邀請(qǐng)了天合光能股份有限公司副總裁兼光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任馮志強(qiáng)、電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)貢俊、University of Warwick Prof. Philip Mawby、浙江大學(xué)教授徐德鴻、中國(guó)第一汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院功率電子研究所所長(zhǎng)趙永強(qiáng)、中國(guó)科學(xué)院電工研究所主任研究員溫旭輝、復(fù)旦大學(xué)教授張清純、安徽工程大學(xué)教授林信南、西安交通大學(xué)教授王來(lái)利、國(guó)電投核力創(chuàng)芯（無(wú)錫）科技有限公司副總經(jīng)理葛濤、華中科技大學(xué)教授彭晗、江蘇宏微科技股份有限公司市場(chǎng)總監(jiān)榮睿等12位國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的知名企業(yè)家和專家，共同探討硅基和寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路。
作為常州高新區(qū)的行業(yè)龍頭企業(yè)，天合光能致力于成為全球光伏智慧能源解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者。馮志強(qiáng)以“中國(guó)光伏現(xiàn)狀和趨勢(shì)及對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體材料的光伏應(yīng)用”為題作報(bào)告，他表示，未來(lái)能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生革命性變化，而光伏將成為未來(lái)能源變革的主力軍。他結(jié)合天合光能的實(shí)踐研究，分享了太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展路徑和趨勢(shì)。
貢俊作了“新能源汽車電驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)展及功率半導(dǎo)體器件技術(shù)應(yīng)用”的報(bào)告。他認(rèn)為，新能源汽車是我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新的必由之路，將成為多技術(shù)變革的交匯點(diǎn)，涉及能源、環(huán)境、交通、通信、芯片等諸多行業(yè)。趙永強(qiáng)也從專業(yè)角度分享了“新能源電驅(qū)系統(tǒng)SiC功率器件應(yīng)用及思考”，他認(rèn)為，SiC技術(shù)是新能源汽車電驅(qū)的主驅(qū)動(dòng)力，需要深入研究；目前SiC處于汽車應(yīng)用的起步階段，有很大的技術(shù)升級(jí)潛力；SiC應(yīng)用于車輛屬于系統(tǒng)工程，需要整車、零部件、原材料生產(chǎn)企業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈共同合作，才能實(shí)現(xiàn)在新能源賽道上領(lǐng)跑國(guó)際。
復(fù)旦大學(xué)教授張清純則闡述了“國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)SiC器件進(jìn)展”。他指出，新能源汽車與光伏是推動(dòng)SiC器件發(fā)展的重大推手，國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈比較完善，設(shè)計(jì)和制造進(jìn)展快速，SiC器件微型化可顯著降低芯片成本，進(jìn)一步促進(jìn)SiC技術(shù)在新能源領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
溫旭輝也作了“新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與SiC電驅(qū)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”的專題報(bào)告，他認(rèn)為，隨著SiC技術(shù)的逐步成熟，利用SiC器件的高溫、高頻和高效特性可大幅提升電機(jī)控制器功率密度并提升電驅(qū)系統(tǒng)能量利用率。
而電力電子器件是其他戰(zhàn)略性科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)元件，成為構(gòu)建現(xiàn)代能源系統(tǒng)、尖端技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。那么在當(dāng)前背景下，如何構(gòu)建可靠的電力電子化的電力系統(tǒng)？
浙江大學(xué)教授徐德鴻作了“面向再電氣化的電力電子新技術(shù)”報(bào)告，西安交通大學(xué)教授王來(lái)利作了“寬禁帶電力電子封裝集成”報(bào)告，華中科技大學(xué)教授彭晗作了“功率器件的高效高可靠驅(qū)動(dòng)技術(shù)”報(bào)告，分別結(jié)合自身研究領(lǐng)域分享了寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展情況。
此外，安徽工程大學(xué)教授林信南作了“SiC與GaN器件結(jié)構(gòu)與工藝研發(fā)”報(bào)告，闡述了第三代半導(dǎo)體的相關(guān)工藝；Prof. Philip Mawby分享了功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢(shì)；葛濤結(jié)合企業(yè)項(xiàng)目分享了“功率芯片高能氫注入（質(zhì)子輻照）應(yīng)用進(jìn)展”，指出國(guó)電投核力創(chuàng)芯（無(wú)錫）科技有限公司目前正在聯(lián)調(diào)首條功率芯片質(zhì)子輻照生產(chǎn)線，投產(chǎn)后將助力下游芯片企業(yè)提升產(chǎn)品性能和價(jià)值，解決高性能功率器件國(guó)外壟斷問(wèn)題；宏微科技榮睿則作了“新一代功率半導(dǎo)體器件的現(xiàn)狀與發(fā)展”的報(bào)告。
第三代半導(dǎo)體迎來(lái)了“最好的時(shí)代”
近兩年，我國(guó)正明顯加快5G基站建設(shè)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等“新基建”建設(shè)力度。隨著相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，意味著半導(dǎo)體器件性能需不斷迭代提升，對(duì)其需求也呈現(xiàn)幾何倍增長(zhǎng)。
從全球市場(chǎng)增速來(lái)看，據(jù)Yole預(yù)測(cè)，從2021年到2026年，碳化硅產(chǎn)品需求有望從10億美元增長(zhǎng)到35億美元，氮化鎵功率產(chǎn)品需求有望從不到1億美元增長(zhǎng)到21億美元。在第一代、第二代半導(dǎo)體硅基芯片逼近物理極限之后，第三代半導(dǎo)體材料將成為創(chuàng)新增長(zhǎng)的重要方向。
可以說(shuō)，以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體迎來(lái)了“最好的時(shí)代”。
當(dāng)前，在新能源體系的變革下，功率器件廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、光伏、新能源汽車、儲(chǔ)能等行業(yè)。據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將從2021年573億美元成長(zhǎng)至2025年714億美元，其中功率分立器件及功率模塊達(dá)到340億美元，功率半導(dǎo)體市場(chǎng)未來(lái)可期。
位于常州國(guó)家高新區(qū)的宏微科技，正是專注功率半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一家上市公司。宏微科技市場(chǎng)總監(jiān)榮睿在作報(bào)告時(shí)談到，新一代功率器件是助力新能源領(lǐng)域發(fā)展的核心器件。
他表示，隨著新能源車的快速滲透和雙碳政策的落實(shí)，新一代功率器件獲得爆發(fā)式的增長(zhǎng)；其中Si基IGBT扮演著主角，雖然其功率密度已接近理論極限，但新結(jié)構(gòu)和新封裝的引入升級(jí)仍推動(dòng)著IGBT市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大；SiC器件在高效能場(chǎng)景獲得加快導(dǎo)入的勢(shì)頭，但成本和長(zhǎng)期可靠性待持續(xù)優(yōu)化，工控領(lǐng)域的引入也尚待一些技術(shù)問(wèn)題的解決。
據(jù)榮睿介紹，宏微科技在新一代功率器件設(shè)計(jì)和封裝領(lǐng)域都處于行業(yè)領(lǐng)先地位，取得一定的突破，并推出相關(guān)的系列產(chǎn)品。傳統(tǒng)的釬焊加引線鍵合技術(shù)的工藝框架難以滿足某些特殊使用要求；銀燒結(jié)技術(shù)作為釬焊技術(shù)的替代方案，可以更好的發(fā)揮碳化硅器件的性能，提高其功率循環(huán)壽命，更適應(yīng)于高溫的工作環(huán)境。目前，宏微科技已經(jīng)掌握了碳化硅器件封裝的關(guān)鍵技術(shù)，并在相關(guān)的模塊封裝產(chǎn)品中得以批量生產(chǎn)應(yīng)用。
宏微科技最新財(cái)報(bào)顯示，公司今年一季度凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)1.53倍。公司訂單飽滿，碳化硅二極管研發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)小批量供貨。2022-2023年公司推出了第一代平面碳化硅MOS，預(yù)計(jì)2024-2025年開(kāi)發(fā)出溝槽產(chǎn)品。就應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，碳化硅MOS產(chǎn)品主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車，碳化硅二極管產(chǎn)品應(yīng)用于光伏領(lǐng)域。
其實(shí)，放眼國(guó)內(nèi)，很多半導(dǎo)體企業(yè)尤其是上市公司，都已經(jīng)加快在第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)布局，誰(shuí)能把握先機(jī)，最先在新的技術(shù)風(fēng)口站穩(wěn)腳跟，讓我們拭目以待。
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