全方位剖析：英飛凌如何領(lǐng)跑“低碳轉(zhuǎn)型”綠色賽道？

在全球可持續(xù)發(fā)展共識(shí)的推動(dòng)下，“數(shù)字化”和“低碳化”正以勢(shì)不可擋之勢(shì)席卷著各行各業(yè)，目前已有不少?gòu)S商加大了對(duì)綠色低碳技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的投入力度，并在“零碳制造”與“節(jié)能降耗”等方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)，而英飛凌（Infineon）就是其中最具代表性的一家。

作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商，英飛凌憑借多年積累的豐富半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝技術(shù)，先后推出了一系列基于碳化硅（SiC）的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案，特別是今年全新推出的CoolSiC? MOSFET Generation 2（G2）技術(shù)和XHP? 2 CoolSiC? MOSFET半橋模塊，更是將碳化硅的性能優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，進(jìn)一步推動(dòng)了整個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域的低碳化進(jìn)程。

那么，英飛凌是如何持續(xù)推進(jìn)碳化硅技術(shù)革新的？又是如何在綠色低碳發(fā)展之路找到突破口的？在近日舉行的碳化硅媒體發(fā)布會(huì)上，英飛凌官方對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并分享了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用情況。

碳化硅市場(chǎng)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

說(shuō)起碳化硅，想必大家都不陌生。作為第三代半導(dǎo)體材料的杰出代表，碳化硅不僅繼承了前兩代半導(dǎo)體材料的優(yōu)良特性，更在多個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，其高頻率、高效率、高耐壓、高耐流等優(yōu)勢(shì)，為新能源汽車(chē)、智能電網(wǎng)、航空航天，以及高功率電子設(shè)備等領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

據(jù)英飛凌科技高級(jí)副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人于代輝介紹，碳化硅是滿(mǎn)足可持續(xù)性能源生產(chǎn)和消費(fèi)的核心技術(shù)。據(jù)Yole Intelligence報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)從2024年到2029年，全球碳化硅市場(chǎng)規(guī)模將從31億歐元增長(zhǎng)到90億歐元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)24%。未來(lái)5年，碳化硅市場(chǎng)將會(huì)呈現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

而英飛凌在碳化硅領(lǐng)域已經(jīng)深耕了30多年，并始終保持著引領(lǐng)者的地位。從1992年開(kāi)始研發(fā)碳化硅技術(shù)，到2001年推出世界上第一個(gè)商用的碳化硅二極管，再到2019年發(fā)布了革命性的CoolSiC? MOSFET技術(shù)，英飛凌的碳化硅產(chǎn)品幾乎覆蓋整個(gè)能源全鏈條。而今年，英飛凌又創(chuàng)新性地帶來(lái)了第二代CoolSiC? MOSFET技術(shù)，以及XHP? 2 CoolSiC? MOSFET半橋模塊，再一次憑借先進(jìn)技術(shù)和卓越性能贏得了全球市場(chǎng)的認(rèn)可。

（英飛凌科技高級(jí)副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人于代輝）

盡管碳化硅半導(dǎo)體元器件已經(jīng)展現(xiàn)出了巨大的潛力與優(yōu)勢(shì)，但不可否認(rèn)的是，這種新型半導(dǎo)體材料在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨著多重挑戰(zhàn)。比如，碳化硅晶體的一致性差、單晶生長(zhǎng)速度緩慢；現(xiàn)有的碳化硅材料生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，加工成本較高且良率偏低，難以與傳統(tǒng)的硅器件競(jìng)爭(zhēng)。此外，碳化硅材料的特性也帶來(lái)了設(shè)計(jì)上的困難，比如高功耗密度下的熱管理、與封裝材料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配等問(wèn)題。除了技術(shù)挑戰(zhàn)，還有市場(chǎng)需求和成熟度等，也是決定是否使用碳化硅材料制造IGBT的重要因素。

為了有效地解決問(wèn)題和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，英飛凌從“穩(wěn)、先、卓、優(yōu)、融”五個(gè)方面采取了措施。其中，“穩(wěn)”指的是技術(shù)和產(chǎn)品的穩(wěn)定性，以及保障供貨的穩(wěn)定性；“先”指的是堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，保持行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先；“卓”指的是追求卓越，致力于在產(chǎn)品質(zhì)量和性能上不斷超越自我；“優(yōu)”指的是不斷優(yōu)化產(chǎn)能布局，根據(jù)市場(chǎng)需求變化和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；“融”指的是深度融入本土生態(tài)圈，加強(qiáng)與本土企業(yè)的合作關(guān)系，與產(chǎn)業(yè)鏈上下游共同應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)共贏發(fā)展。

在英飛凌看來(lái)，碳化硅這個(gè)市場(chǎng)的舞臺(tái)是非常巨大的，前景也是十分可觀的。所以，在這個(gè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的領(lǐng)域，只有建立多元化、多層次、全方位的新發(fā)展路徑，才能在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

以零碳為目標(biāo)，深耕可持續(xù)發(fā)展

隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，追求更高效的能源轉(zhuǎn)換效率變得至關(guān)重要，而碳化硅技術(shù)恰恰就是這樣一種功率半導(dǎo)體的能效提升技術(shù)。

據(jù)英飛凌科技副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人沈璐介紹，這些年，英飛凌憑借對(duì)行業(yè)的深刻洞察和對(duì)客戶(hù)痛點(diǎn)的精準(zhǔn)把握，不斷創(chuàng)新碳化硅相關(guān)產(chǎn)品與解決方案，致力于用領(lǐng)先的技術(shù)和半導(dǎo)體工藝將碳化硅器件的性能提升到新的水平?；诖耍w凌提出了一個(gè)目標(biāo)，希望成為行業(yè)“首選的零碳技術(shù)的創(chuàng)新伙伴”，希望通過(guò)自身產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新，以及與客戶(hù)在應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新，共同賦能產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

然而，英飛凌發(fā)現(xiàn)，業(yè)內(nèi)對(duì)于碳化硅技術(shù)，即使是非常資深的工程師，往往也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)兩個(gè)常見(jiàn)的誤區(qū)：一是，可靠性之爭(zhēng)。不少人認(rèn)為，平面柵Planar相對(duì)簡(jiǎn)單，因此可靠性高；而溝槽柵Trench設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝復(fù)雜，因此容易引發(fā)可靠性問(wèn)題。那么，英飛凌的Trench為什么比Planar更可靠？其原因就在于英飛凌的溝槽柵技術(shù)可以通過(guò)更厚的氧化層和更高的篩選電壓，來(lái)最大限度地降低門(mén)極氧化層的缺陷密度，從而更好地保障可靠性。

二是，碳化硅性能的評(píng)價(jià)原則。有人說(shuō)，碳化硅性能主要看單位面積導(dǎo)通電阻RSP，電阻越小，產(chǎn)品越好。還有人說(shuō)，英飛凌的參數(shù)雖然是業(yè)界最低的，但為什么到了高溫下參數(shù)漂移很大，是不是產(chǎn)品不可靠？其實(shí)，RSP是重要的參數(shù)，但并非唯一重要。碳化硅性能評(píng)價(jià)原則是多元的，比如開(kāi)關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗、封裝熱阻/雜感、魯棒性及可靠性等，都是評(píng)估碳化硅性能的關(guān)鍵因素。而高溫漂移則是碳化硅本身的一個(gè)物理特性，為了解決漂移的問(wèn)題，英飛凌為用戶(hù)提供了非常詳盡的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以幫助工程師用足、用好每一個(gè)器件。

正如前面提到的，英飛凌希望能夠成為“首選的零碳技術(shù)的創(chuàng)新伙伴”，在能效創(chuàng)新和設(shè)計(jì)創(chuàng)新上，為各行各業(yè)找到正確的解決方案。

（英飛凌科技副總裁、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人沈璐）

為了進(jìn)一步推進(jìn)碳化硅業(yè)務(wù)發(fā)展，英飛凌將以“三個(gè)持續(xù)”助力社會(huì)實(shí)現(xiàn)低碳化轉(zhuǎn)型。首先是在技術(shù)迭代方面，將持續(xù)布局，步履不停；其次是在產(chǎn)品方案方面，將持續(xù)創(chuàng)新，超越期待；最后是在布局未來(lái)方面，將持續(xù)深耕，穿越周期。

“英飛凌不是一家將自己的碳化硅戰(zhàn)略業(yè)務(wù)僅僅依賴(lài)于一個(gè)市場(chǎng)、一個(gè)產(chǎn)品、一個(gè)客戶(hù)的供應(yīng)商，而更多的是確保有足夠豐富的產(chǎn)品系列，能夠滿(mǎn)足不同的客戶(hù)和不同的行業(yè)?！鄙蜩幢硎?，碳化硅是一個(gè)功率能效轉(zhuǎn)換的創(chuàng)新提升技術(shù)，其創(chuàng)新的目的不僅僅是為了創(chuàng)新，而是為了能夠搭建一個(gè)可持續(xù)的未來(lái)。在此背景下，英飛凌提出了一個(gè)零碳目標(biāo)，希望2025年的碳排放量將比2019年減少70%，并在2030年實(shí)現(xiàn)零碳的最終目標(biāo)。

技術(shù)革新之路，英飛凌永不止步

都說(shuō)技術(shù)可以推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，但技術(shù)本質(zhì)上是一種手段，其核心價(jià)值在于其展示的性能及特性。

據(jù)英飛凌科技高級(jí)技術(shù)總監(jiān)、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳立烽介紹，每當(dāng)人們談?wù)摴β势骷r(shí)，通常都會(huì)關(guān)注其基本特性，比如電壓等級(jí)、導(dǎo)通電阻等。然而，評(píng)判一項(xiàng)技術(shù)或一款產(chǎn)品是否優(yōu)秀，僅憑靜/動(dòng)態(tài)特性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要綜合考慮其可靠性、穩(wěn)定性，以及易用性等因素。

以碳化硅器件為例，其性能評(píng)估涉及多個(gè)關(guān)鍵方面，包括柵極氧化層的可靠性、堅(jiān)固的體二極管、驅(qū)動(dòng)電壓的延展性，以及抗短路能力等，這些都是評(píng)估碳化硅器件性能不可忽視的一環(huán)。所以，對(duì)于英飛凌而言，碳化硅技術(shù)的不斷進(jìn)步，實(shí)際上是在持續(xù)優(yōu)化器件的性能，并不斷提升其可靠性。

（英飛凌科技高級(jí)技術(shù)總監(jiān)、工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)負(fù)責(zé)人陳立烽）

除了器件技術(shù)，封裝技術(shù)同樣至關(guān)重要。為了確保晶圓性能得以充分發(fā)揮，就必須采用更為先進(jìn)的封裝方法。然而，傳統(tǒng)器件無(wú)論是單板還是模塊，通常采用的都是標(biāo)準(zhǔn)焊接方式，這樣很難達(dá)到完全平滑的焊接效果。相比之下，采用英飛凌.XT擴(kuò)散焊技術(shù)則能顯著改善這一情況。因?yàn)樵摷夹g(shù)可以使芯片與載體之間的結(jié)合處變得非常緊密，這樣不僅有助于降低熱阻，提高散熱效率，還能顯著提升焊接的可靠性，從而增強(qiáng)器件對(duì)于溫度熱應(yīng)力的抵抗能力。

而在工藝技術(shù)方面，英飛凌也是處于行業(yè)領(lǐng)先水平，其早在多年前就已經(jīng)發(fā)布了冷切割技術(shù)。該技術(shù)旨在更加充分的利用材料，特別是在工藝器件生產(chǎn)的一道工序減薄環(huán)節(jié)中，可以大幅減少材料被磨削掉，從而造成不必要的浪費(fèi)。

另外值得一提的是，作為今年的標(biāo)志性新產(chǎn)品，英飛凌新二代CoolSiC? MOSFET G2的問(wèn)世，更是將其不斷尋求技術(shù)突破體現(xiàn)得淋漓盡致。據(jù)悉，英飛凌開(kāi)創(chuàng)性的CoolSiC? MOSFET溝槽柵技術(shù)推動(dòng)了高性能CoolSiC? MOSFET G2解決方案的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)選擇。與目前的SiC MOSFET技術(shù)相比，該產(chǎn)品具有更高的效率和可靠性，可將MOSFET的主要性能指標(biāo)（如能量和電荷儲(chǔ)量）提高20%。同時(shí)，結(jié)合屢獲殊榮的.XT封裝技術(shù)，英飛凌以更高的導(dǎo)熱性、更優(yōu)的封裝控制，以及更出色的性能，進(jìn)一步提升了基于CoolSiC? MOSFET G2的設(shè)計(jì)潛力。

（英飛凌部分產(chǎn)品展示）

總之，在技術(shù)革新的道路上，英飛凌永不止步！未來(lái)，英飛凌將持續(xù)深耕碳化硅技術(shù)，攜手行業(yè)伙伴一起助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，為全球可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)而不懈努力。