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英飞凌：30年持续领跑碳化硅技术，成为首选的零碳技术创新伙伴
2024-12-26 11:01:55
英飞凌
2024年，全球极端天气频发，成为有气象记录以来最热的一年，飓风、干旱等灾害比往年更加严重。在此背景下，推动社会的绿色低碳转型，提升发展的"绿色含量"已成为广泛共识。在经济社会踏"绿"前行的过程中，第三代半导体尤其是碳化硅作为关键支撑，如何破局飞速发展的市场与价格战的矛盾，除了当下热门的新能源汽车应用，如何在工业储能等其他应用市场多点开花？在日前举办的年度碳化硅媒体发布会上，英飞凌科技工业与基础设施业务大中华区高管团队从业务策略、商业模式到产品优势等多个维度，全面展示了英飞凌在碳化硅领域30年的深耕积累和差异化优势，系统阐释了如何做"能源全链条的关键赋能者" 。
绿色高效的能源是英飞凌在低碳化、数字化愿景下重点聚焦的三大业务增长领域之一。英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉表示，进入中国市场近三十年，英飞凌持续深耕能源全链条，为包括发电、输配电、储能、用电在内的电力全价值链提供系统级的高能效产品和解决方案，产品广泛应用于风电、光伏、高铁、储能等应用领域，为推动整个社会实现绿色低碳转型发挥着重要作用。结合自身定位"能源全链条上的关键赋能者"，可以说英飞凌在发电、输配电和储能等领域已做到"全链条覆盖，全赛道布局"。
英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉
在于代辉看来，碳化硅是满足可持续性能源生产和消费的核心技术，能凭借更大功率、更低损耗和更高开关速度等优势特性，满足绿色能源相关应用在高能效、系统级性价比和贯穿全寿命周期的可靠性等方面的要求。经过30年的深耕，在碳化硅产业这条赛道上，英飞凌以创新先行者的姿态，持续引领着碳化硅技术的发展方向。早在1992年，英飞凌便率先开始了碳化硅技术的研发，并于2001年推出了全球第一款商用碳化硅二极管，开启了碳化硅的商用进程。此后，英飞凌不断进行技术打磨和沉淀，加快产品的创新和迭代升级，帮助新材料在新应用中快速成长。公司的碳化硅生产线也从起初的4英寸切换到6英寸，并逐步向8英寸过渡，引领着碳化硅生产工艺的新潮流。
"一致性、领先性、创新性、经济性和适应性，不仅是我们对碳化硅产品的期望，也是客户在使用碳化硅过程中感受最深的五个痛点。" 于代辉用"稳"、"先"、"卓"、"优"和"融"这五个关键字，传递出英飞凌希望通过稳定的产品质量、多元化的供应链保障、领先的技术创新、卓越的产品性能和优化的产能布局，来不断满足和解决客户的痛点需求，推动碳化硅市场快速发展的决心和能力。
作为英飞凌科技工业与基础设施业务大中华区负责人，于代辉特别强调了"融"字的重要性。与中国市场和客户的深度融合，"融入市场，融入客户"， 充分了解本土市场需求、加快对市场和客户的响应速度、加强本土应用创新能力，加深对本土需求和系统的理解，从而为国内客户提供"端到端"增值服务，才能够在激烈的市场竞争中立于不败之地。
英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐
在推动低碳化转型的过程中，转向可再生能源是核心环节，而如何在能源转换过程中实现更高效的能源转换效率则是关键挑战。碳化硅恰恰就是这样一种提升能效的功率半导体技术。其核心目标就是在低碳化转型框架下，将两个过去尚未被满足的需求变为现实：一是能效创新，尤其是提升光伏、储能、充电桩等应用的能效；二是设计创新，重点是如何将系统尺寸做得更小、成本更低、更加节能高效。
英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐，在澄清关于碳化硅技术的两个最常见的误区--可靠性之争与性能评价原则的同时，条分缕析地阐释了英飞凌在碳化硅技术领域的独特优势和创新商业模式，致力于成为客户首选的零碳技术创新伙伴。
关于沟槽栅和平面栅技术的可靠性之争，沈璐形象地将沟槽栅架构比喻成"下挖一个隧道"，避开了"坑洼不平的碳化硅栅极氧化层界面"，通过使用更厚的氧化层和更高的筛选电压，来最大限度地降低栅极氧化层的缺陷密度，保障可靠性。英飞凌早在10年前就倡导采用沟槽栅技术，时至今日，无论是国际还是国内大厂在下一代技术路线的选择上都纷纷转向了沟槽栅，也恰恰证明了沟槽栅技术优势所在。
关于碳化硅性能的评价原则，沈璐建议放弃单一的"单位面积导通电阻(Rsp)"评价标准，转而投向包括开关损耗、导通损耗、封装热阻/杂感、鲁棒性及可靠性在内的多元化综合考量体系。因为在光伏、储能、充电桩等实际应用中，碳化硅高频开关带来的开关损耗开始越来越接近，甚至超过导通损耗。另一方面，随着温度的升高，沟槽栅导通电阻高温漂移是碳化硅的物理特性，英飞凌为用户提供了非常详尽的设计参数，可以帮助设计工程师用足器件性能。此外，功率器件模块的封装热阻/杂感优化，对于增加功率转换效率和密度、保持功率输出和频率振荡稳定性也起到重要的作用。因此，多元化评价体系将更加客观。
在碳化硅业务策略上，沈璐强调，英飞凌将坚持三大方向：首先是持续布局，步履不停，不断推进芯片技术路线的迭代和产线的升级；第二是持续创新，超越期待，如推出全球首款2kV碳化硅分立器件、全球首款基于沟槽栅技术的3.3kV碳化硅高功率模块，以及实现业界单芯片最大功率密度的CoolSiCTM MOSFET G2产品等，通过持续推出创新产品，英飞凌树立了行业的新标杆；第三是持续深耕，穿越周期，英飞凌将保持长期的战略定力，坚持做对的事，而不是容易的事，在坚持沟槽栅技术路线、坚持可靠性承诺的同时，确保拥有全面的产品组合，面向不同行业和市场应用满足客户多样的需求，驾驭周期性的考验。
英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽
英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽深入阐述了英飞凌CoolSiCTM碳化硅技术的持续精进之路以及最新一代CoolSiCTM MOSFET G2技术的独特优势。他指出，技术不仅是一种手段，更是产品性能和特性等核心价值的体现。
陈立烽强调，在对一项技术或一款产品进行评估时，仅仅关注其电压等级、导通电阻等基本的静态和动态特性是远远不够的，还需要综合考虑其可靠性、稳定性以及易用性。例如，衡量碳化硅器件的性能需要全面评估多个关键指标，包括栅极氧化层的可靠性、体二极管的鲁棒性，还有驱动电压的延展性和抗短路能力作为可靠性的直接体现，也是评估碳化硅器件性能时不可忽视的一环。而代表碳化硅器件在性能和可靠性上不断优化这一创新方向的关键技术，就是沟槽栅技术。英飞凌CoolSiCTM MOSFET采用了非对称沟槽栅结构，其中的垂直沟道设计，可以保证低界面态密度与氧化层陷阱，提升载流子迁移率，并显著降低导通电阻和开关损耗；深P阱设计则增强了栅极氧化层的可靠性，并且可以在沟槽拐角处形成高电场，起到保护作用。
除了器件的设计结构之外，英飞凌的.XT封装技术能够全面优化器件的性能，将其潜力充分发挥至更高水平，陈立烽补充道。在生产工艺方面，英飞凌采用冷切割技术为晶圆生产效率的提升及供应安全保驾护航。综上所述，从器件的结构设计到封装方式，再到生产工艺，英飞凌正在全方位推进碳化硅技术的持续向前发展。
在此基础之上，英飞凌的CoolSiCTM MOSFET产品不断迭代升级。新一代碳化硅技术CoolSiCTM MOSFET G2产品，在确保质量和可靠性的前提下，将MOSFET的主要性能指标（如能量和电荷储量）相比上一代产品优化了20%，快速开关能力也提高了30%以上，为光伏、储能、直流电动汽车充电、电机驱动和工业电源等功率半导体应用领域的客户带来了巨大优势。此外，CoolSiCTM MOSFET G2还采用了优异的.XT技术，用于将芯片粘合到封装上。这种技术将芯片的瞬态热阻降低了25%甚至更高。与传统的键合技术相比，.XT技术将芯片性能提高了15%，并将其使用寿命延长了80%。
CoolSiCTM MOSFET G2的另一项优势在于它更加坚固耐用。作为1200V电压等级功率器件的特性之一，CoolSiCTM MOSFET G2的最大工作结温从过去的175摄氏度提高到了200摄氏度，这意味着客户有了更大的灵活性，可以在过载条件下进行开发设计。与前几代产品相比，采用CoolSiCTM MOSFET G2 的电动汽车直流快速充电站最高可减少10%的功率损耗，并且在不影响外形尺寸的情况下实现更高的充电功率。基于CoolSiCTM MOSFET G2器件的牵引逆变器可进一步增加电动汽车的续航里程。在可再生能源领域，采用 CoolSiCTM MOSFET G2的太阳能逆变器可以在保持高功率输出的同时实现更小的尺寸，从而降低成本。
踏"绿"前行"碳"新路，精"工"强"基"创未来。英飞凌将继续加强与本土市场的融合，以创新的技术优势、卓越的产品质量、稳健的运营模式赋能客户，做能源全链条的关键赋能者，成为首选的零碳技术创新伙伴。
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