英飛凌：GaN功率元件前景雖好，但采用為時尚早

“現(xiàn)在，業(yè)界對GaN功率元件的期待已達(dá)到最高峰。實際上這的確是一種非常有前景的材料。但其中還有很多未知的部分，采用還為時尚早”，在與汽車展會“AUTOMOTIVEWORLD2014”同時舉辦的研討會上，英飛凌科技負(fù)責(zé)汽車用高壓功率半導(dǎo)體和驅(qū)動IC等業(yè)務(wù)的電動動力傳動系統(tǒng)部高級總監(jiān)MarkMuenzer介紹了對GaN功率元件的看法。

目前功率半導(dǎo)體的主流材料還是硅。作為下一代材料，能夠?qū)崿F(xiàn)比硅元件損耗更低的SiC和GaN功率元件備受關(guān)注。SiC功率元件已率先實現(xiàn)實用化，并被用于鐵路車輛逆變器及光伏逆變器等，應(yīng)用領(lǐng)域開始擴(kuò)大。而生產(chǎn)GaN功率晶體管的企業(yè)，在2013年猛增，還出現(xiàn)了采用GaN功率元件的終端廠商，關(guān)注度越來越高。

英飛凌是功率半導(dǎo)體行業(yè)運(yùn)用新技術(shù)的先鋒。該公司于2001年率先生產(chǎn)出了SiC二極管。在Si功率元件方面，也率先開始使用直徑為300mm的晶圓進(jìn)行量產(chǎn)。

但英飛凌對GaN功率元件卻始終保持謹(jǐn)慎態(tài)度，這從文章開篇那段話也可以看出來。其中所說的“未知的部分”，包括故障的機(jī)理等。英飛凌還指出，結(jié)晶缺陷多也是該公司對GaN功率元件持謹(jǐn)慎態(tài)度的一大原因。目前，為了削減成本，GaN功率元件的制作還在Si晶圓上進(jìn)行。而Si和GaN屬于不同的材料，因此，缺陷容易增加。

另一方面，英飛凌對SiC功率元件卻抱有很高的期望。這當(dāng)然是因為英飛凌是最早生產(chǎn)出SiC功率元件的企業(yè)，除此以外，SiC功率元件的實用化也經(jīng)歷了10多年的考驗，已被用于鐵路等特別重視可靠性的基礎(chǔ)設(shè)施上。這也是英飛凌對SiC充滿期待的原因。

雖然SiC功率元件用途廣泛，但在成本方面卻存在課題。因此，英飛凌準(zhǔn)備通過增大SiC晶圓口徑的方法來提高生產(chǎn)效率。將把目前采用的100mm晶圓換成150mm晶圓。

通過采用SiC功率元件，還可以削減系統(tǒng)成本。MarkMuenzer在演講中指出，如果將EV逆變器使用的功率元件由Si制IGBT換成SiCMOSFET可使能量損失降低50％，由此可降低電池成本120歐元。