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英飛凌：30年持續領跑碳化硅技術，成為首選的零碳技術創新伙伴
2024-12-26 11:01:55
英飛凌
2024年，全球極端天氣頻發，成為有氣象記錄以來最熱的一年，颶風、干旱等災害比往年更加嚴重。在此背景下，推動社會的綠色低碳轉型，提升發展的"綠色含量"已成為廣泛共識。在經濟社會踏"綠"前行的過程中，第三代半導體尤其是碳化硅作為關鍵支撐，如何破局飛速發展的市場與價格戰的矛盾，除了當下熱門的新能源汽車應用，如何在工業儲能等其他應用市場多點開花？在日前舉辦的年度碳化硅媒體發布會上，英飛凌科技工業與基礎設施業務大中華區高管團隊從業務策略、商業模式到產品優勢等多個維度，全面展示了英飛凌在碳化硅領域30年的深耕積累和差異化優勢，系統闡釋了如何做"能源全鏈條的關鍵賦能者" 。
綠色高效的能源是英飛凌在低碳化、數字化愿景下重點聚焦的三大業務增長領域之一。英飛凌科技高級副總裁、工業與基礎設施業務大中華區負責人于代輝表示，進入中國市場近三十年，英飛凌持續深耕能源全鏈條，為包括發電、輸配電、儲能、用電在內的電力全價值鏈提供系統級的高能效產品和解決方案，產品廣泛應用于風電、光伏、高鐵、儲能等應用領域，為推動整個社會實現綠色低碳轉型發揮著重要作用。結合自身定位"能源全鏈條上的關鍵賦能者"，可以說英飛凌在發電、輸配電和儲能等領域已做到"全鏈條覆蓋，全賽道布局"。
英飛凌科技高級副總裁、工業與基礎設施業務大中華區負責人于代輝
在于代輝看來，碳化硅是滿足可持續性能源生產和消費的核心技術，能憑借更大功率、更低損耗和更高開關速度等優勢特性，滿足綠色能源相關應用在高能效、系統級性價比和貫穿全壽命周期的可靠性等方面的要求。經過30年的深耕，在碳化硅產業這條賽道上，英飛凌以創新先行者的姿態，持續引領著碳化硅技術的發展方向。早在1992年，英飛凌便率先開始了碳化硅技術的研發，并于2001年推出了全球第一款商用碳化硅二極管，開啟了碳化硅的商用進程。此后，英飛凌不斷進行技術打磨和沉淀，加快產品的創新和迭代升級，幫助新材料在新應用中快速成長。公司的碳化硅生產線也從起初的4英寸切換到6英寸，并逐步向8英寸過渡，引領著碳化硅生產工藝的新潮流。
"一致性、領先性、創新性、經濟性和適應性，不僅是我們對碳化硅產品的期望，也是客戶在使用碳化硅過程中感受最深的五個痛點。" 于代輝用"穩"、"先"、"卓"、"優"和"融"這五個關鍵字，傳遞出英飛凌希望通過穩定的產品質量、多元化的供應鏈保障、領先的技術創新、卓越的產品性能和優化的產能布局，來不斷滿足和解決客戶的痛點需求，推動碳化硅市場快速發展的決心和能力。
作為英飛凌科技工業與基礎設施業務大中華區負責人，于代輝特別強調了"融"字的重要性。與中國市場和客戶的深度融合，"融入市場，融入客戶"， 充分了解本土市場需求、加快對市場和客戶的響應速度、加強本土應用創新能力，加深對本土需求和系統的理解，從而為國內客戶提供"端到端"增值服務，才能夠在激烈的市場競爭中立于不敗之地。
英飛凌科技副總裁、工業與基礎設施業務大中華區市場負責人沈璐
在推動低碳化轉型的過程中，轉向可再生能源是核心環節，而如何在能源轉換過程中實現更高效的能源轉換效率則是關鍵挑戰。碳化硅恰恰就是這樣一種提升能效的功率半導體技術。其核心目標就是在低碳化轉型框架下，將兩個過去尚未被滿足的需求變為現實：一是能效創新，尤其是提升光伏、儲能、充電樁等應用的能效；二是設計創新，重點是如何將系統尺寸做得更小、成本更低、更加節能高效。
英飛凌科技副總裁、工業與基礎設施業務大中華區市場負責人沈璐，在澄清關于碳化硅技術的兩個最常見的誤區--可靠性之爭與性能評價原則的同時，條分縷析地闡釋了英飛凌在碳化硅技術領域的獨特優勢和創新商業模式，致力于成為客戶首選的零碳技術創新伙伴。
關于溝槽柵和平面柵技術的可靠性之爭，沈璐形象地將溝槽柵架構比喻成"下挖一個隧道"，避開了"坑洼不平的碳化硅柵極氧化層界面"，通過使用更厚的氧化層和更高的篩選電壓，來最大限度地降低柵極氧化層的缺陷密度，保障可靠性。英飛凌早在10年前就倡導采用溝槽柵技術，時至今日，無論是國際還是國內大廠在下一代技術路線的選擇上都紛紛轉向了溝槽柵，也恰恰證明了溝槽柵技術優勢所在。
關于碳化硅性能的評價原則，沈璐建議放棄單一的"單位面積導通電阻(Rsp)"評價標準，轉而投向包括開關損耗、導通損耗、封裝熱阻/雜感、魯棒性及可靠性在內的多元化綜合考量體系。因為在光伏、儲能、充電樁等實際應用中，碳化硅高頻開關帶來的開關損耗開始越來越接近，甚至超過導通損耗。另一方面，隨著溫度的升高，溝槽柵導通電阻高溫漂移是碳化硅的物理特性，英飛凌為用戶提供了非常詳盡的設計參數，可以幫助設計工程師用足器件性能。此外，功率器件模塊的封裝熱阻/雜感優化，對于增加功率轉換效率和密度、保持功率輸出和頻率振蕩穩定性也起到重要的作用。因此，多元化評價體系將更加客觀。
在碳化硅業務策略上，沈璐強調，英飛凌將堅持三大方向：首先是持續布局，步履不停，不斷推進芯片技術路線的迭代和產線的升級；第二是持續創新，超越期待，如推出全球首款2kV碳化硅分立器件、全球首款基于溝槽柵技術的3.3kV碳化硅高功率模塊，以及實現業界單芯片最大功率密度的CoolSiCTM MOSFET G2產品等，通過持續推出創新產品，英飛凌樹立了行業的新標桿；第三是持續深耕，穿越周期，英飛凌將保持長期的戰略定力，堅持做對的事，而不是容易的事，在堅持溝槽柵技術路線、堅持可靠性承諾的同時，確保擁有全面的產品組合，面向不同行業和市場應用滿足客戶多樣的需求，駕馭周期性的考驗。
英飛凌科技高級技術總監、工業與基礎設施業務大中華區技術負責人陳立烽
英飛凌科技高級技術總監、工業與基礎設施業務大中華區技術負責人陳立烽深入闡述了英飛凌CoolSiCTM碳化硅技術的持續精進之路以及最新一代CoolSiCTM MOSFET G2技術的獨特優勢。他指出，技術不僅是一種手段，更是產品性能和特性等核心價值的體現。
陳立烽強調，在對一項技術或一款產品進行評估時，僅僅關注其電壓等級、導通電阻等基本的靜態和動態特性是遠遠不夠的，還需要綜合考慮其可靠性、穩定性以及易用性。例如，衡量碳化硅器件的性能需要全面評估多個關鍵指標，包括柵極氧化層的可靠性、體二極管的魯棒性，還有驅動電壓的延展性和抗短路能力作為可靠性的直接體現，也是評估碳化硅器件性能時不可忽視的一環。而代表碳化硅器件在性能和可靠性上不斷優化這一創新方向的關鍵技術，就是溝槽柵技術。英飛凌CoolSiCTM MOSFET采用了非對稱溝槽柵結構，其中的垂直溝道設計，可以保證低界面態密度與氧化層陷阱，提升載流子遷移率，并顯著降低導通電阻和開關損耗；深P阱設計則增強了柵極氧化層的可靠性，并且可以在溝槽拐角處形成高電場，起到保護作用。
除了器件的設計結構之外，英飛凌的.XT封裝技術能夠全面優化器件的性能，將其潛力充分發揮至更高水平，陳立烽補充道。在生產工藝方面，英飛凌采用冷切割技術為晶圓生產效率的提升及供應安全保駕護航。綜上所述，從器件的結構設計到封裝方式，再到生產工藝，英飛凌正在全方位推進碳化硅技術的持續向前發展。
在此基礎之上，英飛凌的CoolSiCTM MOSFET產品不斷迭代升級。新一代碳化硅技術CoolSiCTM MOSFET G2產品，在確保質量和可靠性的前提下，將MOSFET的主要性能指標（如能量和電荷儲量）相比上一代產品優化了20%，快速開關能力也提高了30%以上，為光伏、儲能、直流電動汽車充電、電機驅動和工業電源等功率半導體應用領域的客戶帶來了巨大優勢。此外，CoolSiCTM MOSFET G2還采用了優異的.XT技術，用于將芯片粘合到封裝上。這種技術將芯片的瞬態熱阻降低了25%甚至更高。與傳統的鍵合技術相比，.XT技術將芯片性能提高了15%，并將其使用壽命延長了80%。
CoolSiCTM MOSFET G2的另一項優勢在于它更加堅固耐用。作為1200V電壓等級功率器件的特性之一，CoolSiCTM MOSFET G2的最大工作結溫從過去的175攝氏度提高到了200攝氏度，這意味著客戶有了更大的靈活性，可以在過載條件下進行開發設計。與前幾代產品相比，采用CoolSiCTM MOSFET G2 的電動汽車直流快速充電站最高可減少10%的功率損耗，并且在不影響外形尺寸的情況下實現更高的充電功率。基于CoolSiCTM MOSFET G2器件的牽引逆變器可進一步增加電動汽車的續航里程。在可再生能源領域，采用 CoolSiCTM MOSFET G2的太陽能逆變器可以在保持高功率輸出的同時實現更小的尺寸，從而降低成本。
踏"綠"前行"碳"新路，精"工"強"基"創未來。英飛凌將繼續加強與本土市場的融合，以創新的技術優勢、卓越的產品質量、穩健的運營模式賦能客戶，做能源全鏈條的關鍵賦能者，成為首選的零碳技術創新伙伴。
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