在新能源汽車、5G通訊、光伏儲(chǔ)能等終端應(yīng)用的發(fā)展下，SiC/GaN等第三代半導(dǎo)體材料水漲船高，成為時(shí)下最火熱的發(fā)展領(lǐng)域之一。為全面梳理第三代半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的瓶頸以及技術(shù)突破的方向，TrendForce集邦咨詢旗下化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)、全球半導(dǎo)體觀察于2022年8月9日，在深圳福田JW萬豪酒店舉辦2022集邦咨詢第三代半導(dǎo)體前沿趨勢(shì)研討會(huì)。

會(huì)議高朋滿座，來自科研院校、企事業(yè)單位、媒體界眾多菁英共聚一堂，共商行業(yè)未來。

左右滑動(dòng)

會(huì)議伊始，集邦咨詢總經(jīng)理樊曉莉發(fā)表致辭，她向所有參會(huì)嘉賓表示歡迎和感謝，并表達(dá)了對(duì)的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的美好祝愿。

隨后，第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的行業(yè)專家與集邦咨詢分析師相繼發(fā)表精彩演講，演講精華匯總?cè)缦隆?

Wolfspeed

終端應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)于高效率、高功率密度、節(jié)能省耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求日益增強(qiáng)，與此同時(shí)，各國(guó)能效標(biāo)準(zhǔn)也不斷演進(jìn)，在此背景下，SiC憑借耐高溫、開關(guān)更快、導(dǎo)熱更好、低阻抗、更穩(wěn)定等出色特性，正在不同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。

以電動(dòng)汽車的22kW OBC應(yīng)用為例，SiC器件有助于減少30%的功率損耗、縮短充電時(shí)間，并將功率密度提升50%，帶動(dòng)系統(tǒng)效率的提升及系統(tǒng)成本的下降。

Wolfspeed 中國(guó)區(qū)銷售與市場(chǎng)副總裁 張三嶺

在能源效率新時(shí)代，SiC開始加速滲透電動(dòng)汽車、光伏儲(chǔ)能、電動(dòng)車充電樁、PFC/開關(guān)電源、軌道交通、變頻器等應(yīng)用場(chǎng)景，接下來將逐步打開更大的發(fā)展空間。

為應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的SiC市場(chǎng)需求，已占據(jù)全球SiC材料市場(chǎng)最大份額（＞60%）的Wolfspeed，也在加速碳化硅器件的研發(fā)和生產(chǎn)。

今年4月，Wolfspeed全球最大的首座8英寸（200mm）SiC工廠正式開業(yè)，該工廠預(yù)計(jì)2024年達(dá)產(chǎn)，屆時(shí)產(chǎn)能將達(dá)2017年的30倍。市場(chǎng)拓展方面，Wolfspeed已與多家器件廠商、車企簽訂了襯底、器件相關(guān)的長(zhǎng)期供貨協(xié)議，SiC車用等業(yè)務(wù)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。

國(guó)星光電

電子電力元器件在工作過程中可能出現(xiàn)可靠性失效的問題，而巨量的實(shí)例總結(jié)發(fā)現(xiàn)80%以上的元器件失效的根本原因就是“熱問題”，因此熱管理尤為關(guān)鍵。

國(guó)星光電通過數(shù)字化的仿真技術(shù)開展熱管理分析，快速定位熱點(diǎn)，提前發(fā)現(xiàn)可靠性失效，方案調(diào)整成本低，效率高，并通過仿真技術(shù)的多學(xué)科優(yōu)化指引設(shè)計(jì)開發(fā)人員優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升開發(fā)質(zhì)量和效率。

國(guó)星光電 研究院研發(fā)經(jīng)理、高級(jí)工程師 成年斌

依托深厚的半導(dǎo)體器件封測(cè)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)星光電在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域積極進(jìn)行技術(shù)、產(chǎn)品和產(chǎn)線的布局，已開始向該領(lǐng)域的客戶提供高品質(zhì)、高可靠性的封測(cè)產(chǎn)品，包括SiC-MOSFE、SiC-SBD功率分立器件、SiC功率模塊以及GaN器件等不同系列的產(chǎn)品。

從應(yīng)用場(chǎng)景來看，國(guó)星光電的SiC產(chǎn)品目前主要面向汽車充電樁、UPS不間斷電源、電力儲(chǔ)能傳輸?shù)裙I(yè)級(jí)領(lǐng)域，下一步將逐步向車規(guī)級(jí)領(lǐng)域靠攏。GaN功率器件則針對(duì)潛在規(guī)模約80億美元的快充市場(chǎng)開展研究工作，同時(shí)前瞻布局智能IC控制領(lǐng)域。

英諾賽科

數(shù)字化浪潮推動(dòng)著數(shù)據(jù)中心的蓬勃發(fā)展，但數(shù)據(jù)中心的能耗和碳排放貫穿其整個(gè)生命周期，其中CPUs和GPUs需要更大的功率供電。鄒艷波表示，預(yù)計(jì)2030年數(shù)據(jù)中心的耗電量將達(dá)3000TWhr，數(shù)據(jù)中心在節(jié)能方面存在較大的提升空間。

英諾賽科 產(chǎn)品應(yīng)用總監(jiān) 鄒艷波

針對(duì)這一現(xiàn)狀，英諾賽科基于GaN開發(fā)了下一代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)。鄒艷波指出，現(xiàn)有的100V-650V GaN技術(shù)比Si具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，目前在應(yīng)用上處于井噴初期；30-40V GaN同樣展示出性能的優(yōu)勢(shì)，吸引著業(yè)界的關(guān)注。

他指出，英諾賽科可以提供全鏈路的GaN的數(shù)據(jù)中心供電解決方案，使數(shù)據(jù)中心的供電更高效，更高的功率密度，更高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，助力數(shù)字中心實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。同時(shí)，針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域英諾賽科推出了三個(gè)新產(chǎn)品：INN040LA015A、INN100W032A、INN650D080B。

據(jù)悉，三款產(chǎn)品均為E-mode器件，耐壓值分別為40V、100V、650V，面向通信基站、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、戶外電源、電動(dòng)工具、工業(yè)電源等不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具有高效率、高頻、高可靠性等特征，可以助力碳達(dá)峰，碳中和。

廈門大學(xué)

雙碳目標(biāo)背景下，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建面臨諸多挑戰(zhàn)，而基于電?電?技術(shù)的柔性交直流輸電裝置正在成為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)手段。邱宇峰指出，電力電子設(shè)備在新型電力系統(tǒng)中將成為“剛需”，各類電力電子設(shè)備將在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的各個(gè)層面發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。

廈門大學(xué)講座教授、國(guó)網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院原院長(zhǎng) 邱宇峰

但硅基器件固有的耐壓低、電流密度低、頻率低、開關(guān)速度低等弱點(diǎn)，導(dǎo)致裝置體積大、重量高、功率密度低，限制了電力電子裝備的普遍應(yīng)用。

與之相比，SiC器件的優(yōu)勢(shì)在于高壓（達(dá)數(shù)萬伏）、高溫（大于500℃），可突破硅器件在電壓（數(shù)kV）和溫度（小于200℃）等方面的局限性，是制備高電壓、大功率器件的新型戰(zhàn)略性材料，高壓大功率SiC器件將給電力系統(tǒng)帶來深刻變革。

但邱宇峰也指出，當(dāng)前碳化硅器件的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)探索階段，面向電網(wǎng)應(yīng)用的碳化硅器件還需要在大尺寸高質(zhì)量襯底外延材料，芯片電流密度，高壓絕緣封裝材料和應(yīng)用等方面進(jìn)一步開展研究。

泰科天潤(rùn)

高遠(yuǎn)介紹，目前，國(guó)產(chǎn)碳化硅芯片項(xiàng)目面臨的問題主要有：

1

資金和時(shí)間。一座晶圓廠的建設(shè)成本包括廠房建設(shè)、設(shè)備購買及維護(hù)、人工、折舊費(fèi)等，成本非常高，需要持續(xù)投入。

2

6寸、8寸的選擇。短期內(nèi)仍以6寸為主，可以謹(jǐn)慎布局8寸技術(shù)，未來瓶頸在國(guó)產(chǎn)8寸襯底供應(yīng)。

3

人才稀缺和成體系發(fā)展。國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)布局很多，但人才供不應(yīng)求。同時(shí)一家碳化硅器件廠商需要其內(nèi)部各部門、上下游各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展才能不斷前進(jìn)，這一點(diǎn)往往沒有引起足夠的重視。

4

發(fā)展模式。半導(dǎo)體行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)還是有明顯的區(qū)別的，不考慮賽道特點(diǎn)，直接照搬互聯(lián)網(wǎng)的手段，大概率會(huì)水土不服的。

5

芯片制造工藝待突破。碳化硅是新材料，需要開發(fā)新工藝，也是現(xiàn)階段碳化硅器件的瓶頸，也是碳化硅器件廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。

6

二極管已成紅海市場(chǎng)。碳化硅二極管成為國(guó)產(chǎn)化的突破口，但隨著價(jià)格的不斷下降，導(dǎo)致新進(jìn)玩家門檻越來越高。

7

主驅(qū)逆變器應(yīng)用。碳化硅在主逆變器上的應(yīng)用是碳化硅器件的主戰(zhàn)場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)器件需要在工業(yè)領(lǐng)域、OBC、車載DC-DC充分驗(yàn)證后才能放心上主驅(qū)逆變器，預(yù)計(jì)還需要3-5年時(shí)間。

泰科天潤(rùn) 應(yīng)用測(cè)試中心主任 高遠(yuǎn)

最后，高遠(yuǎn)指出，事實(shí)上，國(guó)產(chǎn)碳化硅器件任重而道遠(yuǎn)，所面臨的問題并不止以上7個(gè)。

此外，當(dāng)下國(guó)際局勢(shì)充滿不確定性，國(guó)產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈仍需修煉內(nèi)功，成為一名優(yōu)秀的長(zhǎng)跑者，才能迎接未來將會(huì)出現(xiàn)的各類問題。