让CS International再创历史新高

对GaN和SiC功率器件商业进展的深入了解是今年CS International的核心，吸引了创纪录数量的代表和参展商。

作者：理查德·史蒂文森，《CS》杂志编辑

毫不奇怪，与宽带隙功率器件的大批量制造相关的进展在2023年CS国际会议上占据了中心位置。由于手机销售低迷给GaAs微电子市场带来了不利影响，基于microLED的商用显示器的生产仍有待真正开始，因此有充分的理由4月18日至19日在布鲁塞尔机场喜来登酒店举行的为期两天的会议的大部分报道集中在增加和改进GaN和SiC功率器件和模块的生产上。

Omdia的Callum middleton表示，这两种类型的宽带隙功率电子产品注定会在这十年内以惊人的速度增长。他分享了一份预测，该预测显示，SiC和GaN功率器件的总销售额将从今年的20亿美元以下攀升至2028年的100亿美元，到2030将超过180亿美元。

销售额的最大份额将来自碳化硅，预计到2030年将净赚160亿美元。正如今天的情况一样，SiC MOSFET将占销售额的最大比例。在此期间，SiC肖特基势垒二极管的出货量只会略有增长，而全SiC模块的销量将飙升，使其以可观的利润成为第二大卖家。

这一异常增长背后的驱动力是电动和混合动力汽车，预计到2030年，其SiC销售额将超过100亿美元。额外收入将来自众多应用，该器件将部署在电源、光伏逆变器、混合动力电动汽车充电基础设施以及各种军事、航空航天和工业应用中。

middleton观察到的趋势之一是，由于对SiC衬底的高需求，SiC芯片制造商希望增加对供应链的控制。这方面的一个例子是onsemi收购了GTAT，这是一家在制造SiC晶锭方面具有专业知识的公司。

“碳化硅晶片的商业化将会发生，”middleton表示，尽管这需要时间。他补充说，虽然中国有大规模的SiC晶圆生产产能扩张计划，但国内需求也将很高，因此最初这一额外产量可能无法支持SiC芯片生产。”
对于宽带隙功率电子行业的初创企业来说，由于硅衬底为外延层提供了基础，GaN器件更容易生产。middleton表示，与SiC行业相比，GaN行业拥有更多的专业公司，而且不太成熟。

Omdia的预测首次出现在《2021 SiC和GaN功率半导体报告》（于2022年初发布）中，表明在这十年中SiC和GaN功率器件的收入快速增长。

碳化硅领域的一个重要参与者是欧洲巨头意法半导体。欧洲、中东和非洲宽带隙和电气化营销和应用总监Manuel Gärtner代表其在CS International发表讲话，有力地证明了为什么SiC在电动汽车中优于硅IGBT。宽带隙器件提供了比IGBT更高的效率增益，该增益根据负载从大约2%到10%不等；开关损耗骤降7倍；并且开关频率可以高出5到10倍。此外，由于SiC的工作温度更高，MOSFET可以在200°C的结温下运行，工程师可以将冷却系统缩小约80%。

Gärtner补充道，电动汽车运行从400 V到800 V的持续转变正在增强SiC相对于硅的优势。他声称，电压的加倍导致半导体面积从3倍减少到5倍，效率从3-5%提高到8-12%。

除了电动汽车销量的增长带来的SiC收入的增加外，这类功率器件及其竞争对手也将受益于相关基础设施的增长。根据Gärtner的说法，每七辆电动汽车将有一个充电桩；每十个充电桩有一个存储站。请注意，一旦交通革命顺利进行，将建造数十万个充电站。

Innoscience Europe总经理Denis Marcom从GaN的角度概述了该公司的巨大增长计划，并为这种特殊的宽带隙半导体提出了令人信服的理由。

Marcom指出，部分由于导通电阻和栅极电荷的低值，GaN能够在高频下保持其效率。“与硅和碳化硅相比，恢复时间为零。”这一优势能够缩小无源元件的尺寸，从而在系统层面削减尺寸、重量和成本。

据Marcom介绍，Innoscience拥有全球最大的GaN产能。去年，该公司每月可以通过其生产线生产相当于10000块8英寸的晶圆。这一能力使1500多名完全专注于GaN的员工交付了超过1亿个器件——它们是在650 V以上运行的高压产品和被描述为中压（100 V至150 V）和低压（低于100 V）的变体的组合。随着该公司到2025年实现7倍的产能扩张，未来几年的出货量有望飙升。

许多为功率器件制造商提供支持的公司在会议上发言，包括：在加工成衬底之前提供成型工具的公司；生产具有单晶圆或多晶圆产能的MOCVD工具；提供仔细检查衬底和外延片的计量技术；并通过性能仿真提供辅助器件设计的软件。这些公司中的许多公司在展厅里也有一个展位，这里有80多个展位，代表人数创下历史新高。

与宽带隙行业的主要趋势相呼应，CS International及其共同举办的会议PIC International和Power Electronics International正呈上升趋势，下一次活动将于2024年4月16日至17日在同一地点举行，有望超越其前届。

苏州会议

雅时国际(ACT International)将于2023年5月23-24日,在苏州组织举办主题为“2023-半导体先进技术创新发展和机遇大会”。会议包括两个专题：半导体制造与封装、化合物半导体先进技术及应用。分别以“CHIP China晶芯研讨会”和“化合物半导体先进技术及应用大会”两场论坛的形式同时进行。详情点击链接查看：https://w.lwc.cn/s/nAjqi2