2021车规级功率半导体技术高峰论坛
2021车规级功率半导体技术高峰论坛圆满闭幕
4月12日-13日,由旺材新媒体主办,上海嘉定经济发展服务有限公司协办支持,上海微技术工业研究院指导举办的”2021CIAS中国国际新一代车规级功率半导体技术高峰论坛”在上海·嘉定·喜来登酒店隆重召开。
4月12日 上午
商务洽谈活动&自由观展
4月12日 下午
创新应用及需求迭代专场
4月12日下午,本次高峰论坛随着上海嘉定资产经营(集团)有限公司 副总经理 孙健峰的大会致辞而正式拉开帷幕。
随后,旺材新媒体创始人陈宝上台发表致辞。
嘉宾精彩演讲
嘉宾:上海嘉定经济发展服务有限公司 总经理 章拔江
议题:《嘉定区智能传感器及物联网产业介绍》
上海半导体行业重点企业超过600家,从业人数超过20万人,集聚了全国约40%的产业人才。目前上海半导体产业已经成为全国“产业链最完整、产业集中度最高、综合技术能力最强”的区域,形成了“一体两翼”的发展布局。
嘉定一翼重点集聚人工智能芯片、物联网芯片、智能传感器,结合总体定位和发展目标,打造空间充足、交通便利、功能完善的上海智能传感器产业园。构建多元集聚的产业生态布局,以“一核两区”为基本思路,规划范围3平方公里。
一核:嘉定北部智能传感器及智能硬件核心综合产业集聚区。以智能传感器产业为基础,物联网应用为导向。两区:徐行-菊园智能制造特色集聚区以工业控制为基础,智能制造与创新为导向,安亭汽车电子特色产业集聚区。以汽车电子为基础,智慧驾驶与交通为导向。最后希望更多优质企业入驻嘉定。
嘉宾:中国汽车工业协会 副秘书长 陈士华
议题:《中国汽车行业运行情况与技术新趋势》
在未来的半年甚至9个月的时间内,供需的错配和不平衡的问题还会持续存在。预计2021年车用芯片供应会呈现前紧后松的形势,最紧张的时期出现在二季度,三季度末或开始缓解。
在新能源汽车快速推广及智能汽车不断发展的利好下,汽车半导体市场将保持快速增长,值得注意的是,目前我国汽车芯片的进口率达到95%,国产自供率不足5%,国内汽车芯片制造商发展空间巨大。
当前半导体行业对于汽车业务、汽车行业对车用芯片的重视程度都还不够,没有充分认识到汽车行业市场的重要性以及未来广阔的发展潜力,两个行业间未来需加强合作,协同创新发展。
嘉宾:阳光电动力 研发副总裁 于安博
议题:《分立SIC器件在电驱系统中的应用》
为什么选择分立SiC器件并联?因为整车厂选择分立器件驱动器具有很多的好处,选择分立器件的第一个理由是:供应链安全;同一规格的产品,性能参数基本一致,可以Pin-to-Pin兼容共用,封装工艺简单,良品率高。
理由二就是,采用分立器件并联可以实现平台化,实现功率的灵活扩展,一款产品,不同的器件并联数量,实现不同的动力需求。还可以规避大马拉小车带来的成本虚高。
另外一点,纯电动车型,往往通过更改电池的电量来做不同的配置,通过是否增加前驱来实现不同的动力配置。其原因就是其电驱的电流无法实现灵活配置,无法实现1.6/1.8/2.0/2.5的不同动力配置。但是当采用分立器件并联的驱动器时,平台化产品,通过采用并联不同的分立器件的数量,可以方便的实现整车不同的动力配置。
理由三就是采用分立器件并联,就需要采用层叠母排,阳光自己设计母排,可以实现>95%的重合度,使得母线电容-层叠母排+单管,整个回路的杂散电感小于4nH,从而使得IGBT或者SIC开关过程、短路过程的尖峰电压很低,远远小于模块的。这也使得分立器件并联的驱动器EMC性能在30MHz~1GHz的辐射比较容易满足法规的要求。目前阳光已经批量的分立器件的产品,均满足带载Class 3,部分指标达到Class 5。
嘉宾:英飞凌 Head of Vehicle Motion Segment
仲小龙
议题:《英飞凌车规级碳化硅技术、应用及市场》
英飞凌在碳化硅领域有超过25年的经验,嘉宾主要围绕英飞凌目前的车规级产品展开了介绍,截至2020年,已经有20多款在产的电动汽车平台使用了旗下的HybridPACK™ Drive。出货量超过100万,未来2年内预计还将有10多款批量投产的新车平台使用。
嘉宾:麦格米特 新能源汽车事业部 销售总监 杨草
议题:《新能源汽车OBC及电驱系统研发进展及应用》
深圳麦格米特电气股份有限公司成立于2003年,核心技术主要是电力电子+工业控制,公司新能源产品包含:主驱电机控制器、混动ISG和BSG控制器、OBC、DCDC、多合一驱动及高压总成、汽车电动压缩机控制器、充电桩电源模块。
OBC&DCDC可靠性设计包含单元模块化、元器件的选择、关键器件的控制、降额设计、热设计、容差设计、冗余设计、机械冲击减震设计、FMEA,FTA、仿真等方面。
嘉宾:长沙安牧泉董事长/中南大学博士生导师 朱文辉
议题:《高温高功率IGBT及模块封装的技术挑战》
IGBT向更高功率、更小体积发展,同时要求低的工作结温、低的开关损耗、高效低热阻,可靠性问题越加突出,技术的突破成为打破国外垄断的关键;IGBT封装可靠性亟待突破的问题包括纳米银烧结材料和工艺、第三代半导体材料应用及工艺方法、微通道直接冷却技术应用等;微流体芯片技术的应用尚待时日;双面微通道冷却能大大降低芯片节温,以SiC为代表的第三代半导体材料的应用会进一步推动高性能的实现。
长沙安牧泉地处长沙高新区麓谷科技创新创业园,紧邻中电软件园/芯城科技园等几大设计园区。专注于先进的倒装和SiP封装,以领先的技术融合多品种小批量、加量产的创新范式提供快速封装服务。
嘉宾:是德科技汽车与能源事业部 业务经理 朱华朋
议题:《如何应对宽禁带器件给新能源汽车带来的测试挑战》
关于功率器件的测试,是德科技提供了一系列成熟的解决方案,静态参数测试方案包含B1506A 功率器件分析仪 (电路设计),3KV/1500A和B1505A功率器件分析仪 / 曲线描绘仪,10KV/1500A,分别针对功率器件用户和功率器件制造商设计。动态参数测试系统主要是PD1500A测试系统。
B1505A 功率器件分析仪可以进行进行宽范围的IV测量,达10 kV /1500 A;µΩ电阻测量;进行高电压偏置的CV测量;脉冲测量(≥ 10µs);变温测量:-50℃ – 250℃;易于使用的EasyEXPERT测试环境;模块化配置, 有10个用于支持模块的插槽。
B1506A半导体分析仪拥有易于使用和完全自动化操作 、宽的测量范围: 3kV / 1500A 、高达3kV偏置的自动电容测量 、功率损耗评估、自动温度测试能力 (-50℃ to +250℃)等优点。
嘉宾: 上海睿驱科技有限公司 副总经理 吴磊
议题:《第七代IGBT芯片及IPM智能模块》
由上海微技术工业研究院培育孵化的上海睿驱科技有限公司,2019年公司正式注册成立,总部设于中国科学院微系统所孵化器,公司产品工艺围绕FS-Trench的微沟槽-截止型展开,以第7代IGB技术为起点,紧追英飞凌等国际领先企业的技术步伐,致力于第7代IGBT的快速量产和大批量应用,第7代IGBT具有高功率密度、高可靠性、小尺寸、低损耗、低系统成本的特点,是IGBT发展的必然趋势。
目前公司主要生产的产品为easy系列,Econo系列,HybridPack系列 ,模块封装技术以日本技术团队与丰田、电装相关合作成果和经验为基础。
4月13日 上午
芯片技术与降本专场
大会专场主持人 宽禁带半导体联盟秘书长 陆敏博士
嘉宾:中国电科五十五所 高级工程师 刘奥
议题:《车用SIC芯片的技术进展与挑战》
SiC MOSFET对比Si IGBT,开关损耗优势显著,导通损耗也更低,SiC MOSFET对比Si MOSFET,比导通电阻低,而且全温度区间变化小。在汽车上主要应用于车载充电器、DC/DC(单向/双向)、二合一车载充电器(单向/双向)、主逆变驱动器等领域。SiC SBD 主要应用于车载充电器PFC和车载充电器整流领域。
国际上SiC电力电子器件技术处于快速发展期,正在快速推进电动汽车等领域的批量应用,国内电动车企用户的牵引是车用SiC器件技术快速提升的关键。
目前技术的攻克难点包含降低器件成本,提高系统应用的综合收益、提高产品成熟度,解决器件级和应用端可靠性问题、建立专用封装和驱动技术,充分发挥器件性能优势等。
嘉宾:基本半导体 汽车行业总监 文宇
议题:《车规级碳化硅技术及产业进展》
基本半导体是中国第三代半导体行业的领军企业,致力于碳化硅功率器件的研发与产业化,其碳化硅器件已于2018年产生量产,领跑行业。与深圳清华大学研究院共建“第三代半导体材料与器件研发中心”。
车规级半导体的两大核心是产品设计“高安全性和高可靠性”和批量生产“高稳定性”,产品的设计寿命要求15年或30万公里,产品设计要符合功能安全要求,产品要求“0”失效率。关于一致性,需要有车规专用的生产线,严格的良品控制,完整的产品追溯性系统管理。
生产半导体的扩散工艺的工艺一致性是很难控制的,生产的产品性能易离散,早期只能依靠老化和筛选来完成,汽车行业由于产量大,鉴于时间和成本的要求,无法实现100%老化和筛选。最好的办法是提升过程质量保证能力,严格的人、机、料、法、环五大要素来保证一致性。质量的一致性是很多国内供应商和国际知名供应商的最大差异。
嘉宾:中电二建 上海分院副院长 廖原原
议题:《以终为始,精益建造-第三代半导体L-EPC建设》
纵观中国集成电路产业的发展,工程建设企业的保驾护航功不可没。中国电子系统工程第二建设有限公司是建国以来最早从事高科技厂房洁净工程的大型央企,并已成长为从项目咨询、规划、设计、实施、采购、调试到运维,具备全周期服务能力的高科技建设工程总承包企业,是电子工程领域的国内领军企业。
L-EPC,即“LEAN-EPC”,精益EPC建设理念;L-EPC强调:设计与实现相结合,施工与科技相结合;特点:降低成本、缩短工期、减少工程项目建设过程中的浪费、提升项目质量等。
嘉宾:厦门三安集成 技术总监 叶念慈
议题:《大尺寸碳化硅晶圆材料制造技术进展及应用》
三安集成是全球第3家、中国第1家碳化硅全产业链垂直整合的企业,其碳化硅/氮化镓晶圆工厂,6” 晶圆,将于2021年量产,8” 晶圆,将于2023年量产。
从技术方向来看,碳化硅SBD 迭代方向:
1.技术迭代路径SBD→JBS→MPS,提高器件鲁棒性;2.更小芯片面积,优化参杂浓度与碳化硅衬底减薄;3.适应汽车产业要求的制造技术。
碳化硅MOS 迭代方向:
1.更小芯片面积,优化平面型或转向沟槽型器件;
2.高可靠性,栅氧介质优化与金氧半界面处理;
3.适应汽车产业要求的制造技术 。
电动汽车产业站上风口,作为核心器件材料的碳化硅衬底需求缺口巨大,高质量、低成本是碳化硅衬底的必然之路。
嘉宾:北方华创 CVD事业部产品总监 杨牧龙
议题:《国内碳化硅衬底设备发展特点》
SiC功率器件的制作流程主要包括:晶体生长→晶片加工→外延生长→器件工艺→器件封装等;SiC器件的技术难点与成本分布主要在衬底与外延部分,占比超过50%,所以SiC单晶与外延的降本与提质是SiC器件能够实现大规模应用的关键。
北方华创在SiC衬底设备领域,拥有10余年技术积累,可为SiC行业在高性能设备、工艺技术研发、成本控制等方面提供帮助;北方华创推出的SiC长晶炉和SiC外延炉,已经帮助了国内10余家SiC客户,促进国内SiC器件加速推广应用。
PVT(升华法)、HTCVD(高温CVD)、LPE(液相法)是常见的三种SiC晶体生长方法;行业内认可度最高的方法是PVT法,95%以上的SiC单晶均以PVT法生长;北方华创产业化的SiC长晶炉,使用业界主流的PVT法技术路线。
北方华创按照晶体类别定制开发了两款SiC长晶炉产品:APS 180GN:针对大规模N型导电型SiC晶体开发,专注于配方自动化控制与大批量生产管控;APS 180G Plus:同时兼容N型导电型、高纯半绝缘型SiC晶体,在高纯研发方面更有优势。
嘉宾:中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 SMEC
技术研发暨市场销售EVP 刘煊杰
议题:《中国车用功率半导体制造的前景和挑战》
从传统车到新能源车的转换中,功率半导体是最大增量,也是最大总量。2018-2024 CAGR约21%。随着智能网联化的进步,其他品种也可能进一步增长,非常低的国产自主率是现状,模组类功率器件在车用功率器件中占据主导地位 ,SiC 分立器件也会显著增长,如何构建中国本土汽车电子研发制造生态链是接下来十年的重大课题,但是中国产业现状和发展急迫性必然会让中国产业链更依赖于垂直分工。
中芯绍兴专注于传感、连接、功率的特色半导体系统代工服务,提供设计服务、晶圆制造、模组封装一站式服务。
中芯绍兴2020年启动 SiC和GaN功率器件,分别聚焦汽车和消费类应用。中芯绍兴拥用完整的产品线布局 ,以车载品为基础建设产线,兼容工业类及消费类 ,从housing到molding的完整功率模块产线,支持银烧结、全铜工艺、环氧灌封 ,从DFN到QFN分立器件封装,支持全铜Clip、Flip Clip。
4月13日 下午
模块先进设计与散热互连解决方案专场
嘉宾:联合汽车电子 逆变器开发首席专家 刘卫星
议题:《基于SiC 技术的电机控制器》
联合电子于2017年研制完成某个SiC逆变器样品,经测试验证,相比Si逆变器性能有大幅提升,体积缩小至3.3L,功率密度提升至40.3kw/L,峰值效率可以达到99.4%。
SiC逆变器具有高效率、高功率密度、高效率、高耐温等一系列优势,但批量应用也面临诸多挑战,SiC Substate 生产技术难度高,供应商较少,总体产量较低,造成芯片原材料价格较高。除此之外,当前大部分主流封装依然借用Si IGBT的封装概念,导致SiC的特性无法完全发挥。SiC芯片与Si芯片相比,芯片面积变小,单颗芯片的耗散功率耐受能力降低,需要更快的保护响应速度,相应电路的设计难度较大。
随着新能源汽车的发展,整车厂对EMC的等级要求越来越高,逆变器方面要求在融合SiC新技术的前提下,进一步提高逆变器系统的EMC等级。
嘉宾:安森美半导体 首席碳化硅应用专家 吴桐
议题:《碳化硅功率模块的热管理》
宽禁带器件正在被迅速被市场接纳,但在大规模使用之前,仍有三处痛点急需解决!
痛点1:需要大规模生产宽禁带材料晶片,并降低成本;
痛点2:全新的封装技术,以应对高温高电压的工作环境。需要更先进的设计以及加工工艺;
痛点3:系统整合升级,不能简单地使用针对硅基器件的系统。需要针对宽禁带器件设计更为复杂,集成更多功能的驱动系统以达到最优性能。
只有解决了以上痛点才能充分利用第三代半导体。
嘉宾:广东能芯半导体科技有限公司 姜南 博士
议题:《车规级测试标准与功率器件封装的协同发展》
作为第三方功率半导体器件的知名检测服务平台,广东能芯半导体科技有限公司2019年6月成立于广东省佛山市,是由广东省科学院控股的第三方功率半导体器件检测服务平台。
广东能芯现有实验室面积900余平米,拥有种类齐全的可靠性测试设备与分析仪器,可以完整支持-AQG-324功率半导体模块与部分AEC-Q101功率半导体单管的车规级可靠性测试标准,包括高低温冲击、机械振动等环境老化测试、HTRB/HTGB/H3TRB等带电老化测试、功率循环测试、动静态/绝缘耐压/热阻等器件参数测试,以及超声波扫描检测等。
嘉宾:汉高电子材料事业部 半导体材料研发经理 姚伟
议题:《汉高导热芯片粘接解决方案-烧结银技术》
汉高半烧结材料产品线包含ABP 8068TA、ABP 8068TB、ABP 8068T1 和ABP 8068TD,其中,ABP 8068TD产品可粘接多种铜框架,适合裸硅以及背面渡金属芯片的粘接,具有高可靠性,在PPF框架上,可满足〖5*5mm〗^2 MSL1。
嘉宾:无锡利普思导体有限公司 创始人 梁小广
议题:《碳化硅模块的功率密度提升带来的散热与可靠性问题解决》
由于疫情原因,梁总在日本与大会现场连线演讲,干货满满。无锡利普思半导体有限公司总部位于江苏无锡,并在日本成立了全资子公司作为研发中心,是一家专注于SiC和IGBT模块设计、生产、销售的高科技企业。
利普思汇集了海内外经验丰富的专业人才,包括晶圆工艺及器件设计、模块封装设计、产品应用、市场推广和产品运营等方面,产品主要聚焦在高性能和高可靠性的SiC和IGBT模块,产品应用于新能源汽车、充电桩、工业变频、光伏逆变、电机驱动、医疗器械、电源等场景和领域。
利普思主要使用先进的封装材料以及加工技术,致力于为控制器的小型化、高效化和轻量化,提供完整的模块应用解决方案,满足高性能、高可靠性的新能源汽车及高端工业领域功率半导体模块需求。
利普思致力于成为碳化硅模块技术的领导者,通过不断创新带来更有价值的产品,为人类和社会进步做出贡献。
大会闭门会合影
现场精彩集锦
另外也要感谢中国汽车工业协会、深圳麦格米特电气股份有限公司、英飞凌科技公司、安森美半导体公司、中国电子科技集团公司第五十五研究所、深圳基本半导体有限公司、厦门市三安集成电路有限公司、联合汽车电子有限公司、无锡利普思半导体有限公司、中南大学&长沙安牧泉智能科技有限公司、上海睿驱微电子科技有限公司的演讲支持!