“顶流”集聚！第三代半导体迎来“最好的时代”
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苏商会
2023-05-29 16:27 -
文：
苏商全媒体
以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体迎来了“最好的时代”。
而电力电子器件是其他战略性科技领域的基础元件，成为构建现代能源系统、尖端技术创新发展的基础支撑。那么在当前背景下，如何构建可靠的电力电子化的电力系统？
位于常州国家高新区的宏微科技，正是专注功率半导体产品设计与制造的一家上市公司。宏微科技市场总监荣睿在作报告时谈到，新一代功率器件是助力新能源领域发展的核心器件。
5月27日，以“夯实功率半导体基石 助力新能源之都建设”为主题的全国硅基和宽禁带半导体材料与器件应用论坛在常州成功举办，专家和企业家们齐聚一堂，共同探讨新一代信息技术产业的发展趋势。常州市副市长蒋鹏举宣布论坛开幕，常州市新北区委副书记、区长石旭涌出席论坛并致辞。
本次活动由常州国家高新区管委会指导，中国电工技术学会电气节能专业委员会、江苏宏微科技股份有限公司、常州光伏产业园（龙虎塘街道）主办。
常州市副市长蒋鹏举
半导体器件等电气产业发展正当时
今年初，常州市委、市政府把新能源之都建设推进大会确定为新春“第一会”，并在会上出台《推进新能源之都建设政策措施》，用真金白银、真心实意的政策支持撬动市场力量，为新能源产业发展再添一把火，全力打造引领长三角、辐射全国、全球有影响力的新能源之都。
而常州国家高新区更是乘势而上，于今年4月出台了《常州国家高新区（新北区）加快打造新能源之都核心区实施意见》，提出聚焦“两特三新一智能”主导产业，深入实施产业集群培育、创新能力提升、重点项目攻坚、产业赛道拓展、要素资源保障等五大工程，切实推动新能源领域“发储送用”各环节融合发展，加快打造新能源之都核心区。
常州市新北区委副书记、区长石旭涌
石旭涌在致辞中表示，当前，常州正在不断擦亮“新能源之都”金字招牌，作为串联新能源“发、储、送、用”链条的重要纽带，高新区发展半导体器件、智能电控等电气产业恰逢其时、大有可为。依托区内的宏微科技、银河微电等上市半导体企业，天合光能、森萨塔、安费诺等行业龙头企业，高新区正成长为特色鲜明的新一代信息技术产业高地，预计全年总产值将突破400亿元。其中，宏微科技车规级芯片量产后，产能快速攀升，1-4月完成销售4.9亿元，为去年同期的2.5倍，为产业链增长提供了有力支撑。
论坛期间，常州国家高新区与国家专用集成电路系统工程技术研究中心成功进行合作共建。常州市新北区龙虎塘街道办事处与东南大学集成电路学院签约，将坚持以创新引领发展，依托东南大学的优势学科资源开展技术设计及研发工作，进一步深化在集成电路领域的发展，为加快建设新能源之都、冲刺GDP万亿之城作出更大贡献。
12位专家学者把脉宽禁带半导体的前沿机遇
近年来，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化镓（GaO）、氮化铝（AlN）、金刚石（C）等为代表的半导体新材料成为全球高新技术领域竞争的战略制高点，也是国际半导体及材料领域研究的热点，在国民经济、国防安全、国际竞争和社会民生等领域具有重要战略意义。
冯志强
对此，本次论坛邀请了天合光能股份有限公司副总裁兼光伏科学与技术全国重点实验室主任冯志强、电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟理事长贡俊、University of Warwick Prof. Philip Mawby、浙江大学教授徐德鸿、中国第一汽车集团有限公司研发总院功率电子研究所所长赵永强、中国科学院电工研究所主任研究员温旭辉、复旦大学教授张清纯、安徽工程大学教授林信南、西安交通大学教授王来利、国电投核力创芯（无锡）科技有限公司副总经理葛涛、华中科技大学教授彭晗、江苏宏微科技股份有限公司市场总监荣睿等12位国内外该领域的知名企业家和专家，共同探讨硅基和宽禁带半导体产业发展思路。
对此，本次论坛邀请了天合光能股份有限公司副总裁兼光伏科学与技术全国重点实验室主任冯志强、电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟理事长贡俊、University of Warwick Prof. Philip Mawby、浙江大学教授徐德鸿、中国第一汽车集团有限公司研发总院功率电子研究所所长赵永强、中国科学院电工研究所主任研究员温旭辉、复旦大学教授张清纯、安徽工程大学教授林信南、西安交通大学教授王来利、国电投核力创芯（无锡）科技有限公司副总经理葛涛、华中科技大学教授彭晗、江苏宏微科技股份有限公司市场总监荣睿等12位国内外该领域的知名企业家和专家，共同探讨硅基和宽禁带半导体产业发展思路。
作为常州高新区的行业龙头企业，天合光能致力于成为全球光伏智慧能源解决方案的领导者。冯志强以“中国光伏现状和趋势及对宽禁带半导体材料的光伏应用”为题作报告，他表示，未来能源结构将发生革命性变化，而光伏将成为未来能源变革的主力军。他结合天合光能的实践研究，分享了太阳能电池技术的发展路径和趋势。
贡俊作了“新能源汽车电驱动技术进展及功率半导体器件技术应用”的报告。他认为，新能源汽车是我国汽车产业技术革新的必由之路，将成为多技术变革的交汇点，涉及能源、环境、交通、通信、芯片等诸多行业。赵永强也从专业角度分享了“新能源电驱系统SiC功率器件应用及思考”，他认为，SiC技术是新能源汽车电驱的主驱动力，需要深入研究；目前SiC处于汽车应用的起步阶段，有很大的技术升级潜力；SiC应用于车辆属于系统工程，需要整车、零部件、原材料生产企业的全产业链共同合作，才能实现在新能源赛道上领跑国际。
复旦大学教授张清纯则阐述了“国产车规级SiC器件进展”。他指出，新能源汽车与光伏是推动SiC器件发展的重大推手，国内碳化硅产业链比较完善，设计和制造进展快速，SiC器件微型化可显著降低芯片成本，进一步促进SiC技术在新能源领域的大规模应用。
温旭辉也作了“新能源汽车电驱系统发展现状与SiC电驱系统关键技术研究”的专题报告，他认为，随着SiC技术的逐步成熟，利用SiC器件的高温、高频和高效特性可大幅提升电机控制器功率密度并提升电驱系统能量利用率。
而电力电子器件是其他战略性科技领域的基础元件，成为构建现代能源系统、尖端技术创新发展的基础支撑。那么在当前背景下，如何构建可靠的电力电子化的电力系统？
浙江大学教授徐德鸿作了“面向再电气化的电力电子新技术”报告，西安交通大学教授王来利作了“宽禁带电力电子封装集成”报告，华中科技大学教授彭晗作了“功率器件的高效高可靠驱动技术”报告，分别结合自身研究领域分享了宽禁带半导体的发展情况。
此外，安徽工程大学教授林信南作了“SiC与GaN器件结构与工艺研发”报告，阐述了第三代半导体的相关工艺；Prof. Philip Mawby分享了功率半导体器件的发展趋势；葛涛结合企业项目分享了“功率芯片高能氢注入（质子辐照）应用进展”，指出国电投核力创芯（无锡）科技有限公司目前正在联调首条功率芯片质子辐照生产线，投产后将助力下游芯片企业提升产品性能和价值，解决高性能功率器件国外垄断问题；宏微科技荣睿则作了“新一代功率半导体器件的现状与发展”的报告。
第三代半导体迎来了“最好的时代”
近两年，我国正明显加快5G基站建设、人工智能、工业互联网等“新基建”建设力度。随着相关行业的发展，意味着半导体器件性能需不断迭代提升，对其需求也呈现几何倍增长。
从全球市场增速来看，据Yole预测，从2021年到2026年，碳化硅产品需求有望从10亿美元增长到35亿美元，氮化镓功率产品需求有望从不到1亿美元增长到21亿美元。在第一代、第二代半导体硅基芯片逼近物理极限之后，第三代半导体材料将成为创新增长的重要方向。
可以说，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体迎来了“最好的时代”。
当前，在新能源体系的变革下，功率器件广泛应用于风电、光伏、新能源汽车、储能等行业。据相关预测，功率半导体市场规模将从2021年573亿美元成长至2025年714亿美元，其中功率分立器件及功率模块达到340亿美元，功率半导体市场未来可期。
位于常州国家高新区的宏微科技，正是专注功率半导体产品设计与制造的一家上市公司。宏微科技市场总监荣睿在作报告时谈到，新一代功率器件是助力新能源领域发展的核心器件。
他表示，随着新能源车的快速渗透和双碳政策的落实，新一代功率器件获得爆发式的增长；其中Si基IGBT扮演着主角，虽然其功率密度已接近理论极限，但新结构和新封装的引入升级仍推动着IGBT市场规模的扩大；SiC器件在高效能场景获得加快导入的势头，但成本和长期可靠性待持续优化，工控领域的引入也尚待一些技术问题的解决。
据荣睿介绍，宏微科技在新一代功率器件设计和封装领域都处于行业领先地位，取得一定的突破，并推出相关的系列产品。传统的钎焊加引线键合技术的工艺框架难以满足某些特殊使用要求；银烧结技术作为钎焊技术的替代方案，可以更好的发挥碳化硅器件的性能，提高其功率循环寿命，更适应于高温的工作环境。目前，宏微科技已经掌握了碳化硅器件封装的关键技术，并在相关的模块封装产品中得以批量生产应用。
宏微科技最新财报显示，公司今年一季度净利润同比增长1.53倍。公司订单饱满，碳化硅二极管研发成功并实现小批量供货。2022-2023年公司推出了第一代平面碳化硅MOS，预计2024-2025年开发出沟槽产品。就应用场景来看，碳化硅MOS产品主要应用于电动汽车，碳化硅二极管产品应用于光伏领域。
其实，放眼国内，很多半导体企业尤其是上市公司，都已经加快在第三代半导体市场布局，谁能把握先机，最先在新的技术风口站稳脚跟，让我们拭目以待。