第三代半导体行业“拐点”已至，上海瀚薪独创整合型碳...

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第三代半导体行业“拐点”已至，上海瀚薪独创整合型碳化硅JMOSFET结构技术 | 专访[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]

第三代半导体主要指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，它具有宽禁带、耐高压、耐高温、大电流、导热好、高频率等独特性能和优势。第三代半导体目前主要应用于电力电子器件、光电子器件、射频电子器件领域，其对新能源、光伏、通信等产业的自主创新发展和转型升级也起到了关键性作用。而其中，碳化硅是目前发展较为成熟的半导体材料，其工艺也逐渐精深并得到了广泛的应用。

近几年在新能源汽车对碳化硅器件的大量使用趋势下，碳化硅已投入更加规模化的生产及运营，这极大带动了整个碳化硅产业的发展。此外，由于现今碳化硅器件技术方面的相对成熟，也促使这一产业的发展迎来机遇。近日，DeepTech 深科技采访到上海瀚薪科技董事、运营总监胡佑周博士。

图 | 上海瀚薪科技图标（来源：受访者）

胡佑周表示，上海瀚薪是一家致力于研发与生产第三代宽禁带半导体功率器件及功率模块的纯内资高科技企业，也是国内唯一一家能大规模量产车规级碳化硅 MOS 管、二极管并规模出货给全球知名客户的本土公司。

“瀚薪团队本身从开始做第三代半导体这方面的研发，到现在已经有 10 年时间的积累。”胡佑周说道。目前瀚薪在第三代半导体方面拥有的国内外发明专利达 40 多项，其产品也早已经在许多国内外知名公司规模化使用，行业涉及广泛，包括新能源车的 OBC/DC-DC/ 充电桩、光伏逆变器、通信电源、高端服务器电源、储能、工业电源、高铁、航天工业等。

图 | 上海瀚薪第三代半导体技术应用行业领域导图（来源：受访者）

瀚薪目前拥有碳化硅 MOSFET、整合型碳化硅 JMOSFET、肖特基二极管、全碳化硅模组四种产品技术应用。其中，上海瀚薪的 650V 系列、1200V 系列和 1700V 系列碳化硅二极管和 MOS 管均已规模量产，且已全部通过车规级认证，按照欧洲新能源车企要求开发的 3300V 系列也已量产，正在导入供应链；同时，上海瀚薪采用自有 SiC MOS 管和二极管设计高功率密度模块，已量产出货 650V、1200V 的全碳化硅功率模块。而在碳化硅  MOS 的单管电流这一重要参数上，瀚薪能够根据客户的需求进行开发，比如 650V 系列，瀚薪目前可以做最大电流 107A，最低内阻 20 毫欧；1200V 系列最大电流可达到 80A，最低内阻 30 毫欧；1700V 系列最低内阻 45 毫欧，3300V 系列则 80 毫欧等产品。

伴随着多年以来在碳化硅领域的深入挖掘和探索，瀚薪如今已拥有具有自主研发及专利的器件设计和工艺研发的能力，且突破了国外大厂在碳化硅技术上的垄断。

独创——整合型碳化硅 JMOSFET 结构技术

上海瀚薪拥有着自主设计的、世界唯一量产的 SiC JMOS 产品。JMOSFET(JBS integrated SiC MOSFET; SiC JMOSFET)的产品实际上做了一个整合，它实现了碳化硅的 DMOSFET 和 JBS（肖特基二极管）在一个芯片内的集成，也就是能够在单芯片就具有逆变器的集成功能。而在目前电力电子应用中对高功率密度规格、高效率的需求，以及高速切换操作的应用趋势下，具备集成设计的整合型碳化硅 JMOSFET 可有效控制芯片面积与电容特性，而相较于一般碳化硅DMOSFET器件而言，JMOSFET 将更有助于提升应用系统效率与增加功率密度。此外，透过整合的肖特基二极管对压降(Voltage Drop; VSD)特性将带来显著改善，会对电力电子应用带来更具有可靠性的保证。

而且，JMOSFET 的性能优势不止于此。“我们可以做到单芯片来实现 DMOSFET 跟肖特基二极管的集成，JMOSFET 做反向续流的时候就非常有用，它不需要做并联的,也就是在一个芯片上就能实现一个小型逆变器的功能，因为它本身需要在器件设计以及器件工艺上做出相当多的改变，才有可能实现。国外很多公司想实现这种产品，但是一直都无法量产。目前全球只有我们可以量产。”胡佑周说道。

图 | 碳化硅 SIC MOSFET 产品

第三代半导体行业“拐点”已至：新能源汽车带动 SIC 规模化投入生产经营，并得到广泛应用

数十年来，科学界及各方都对碳化硅进行了深入的探索和研究，但其在应用方面一直未达到大规模使用，其原因首先在于碳化硅的工艺，包括器件设计和器件应用尚未成熟。此外还有一个十分重要的原因，则是其技术成本过高。而碳化硅此次迎来的“拐点”，则与新能源汽车行业的发展与降低技术成本紧密相关。

新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括三大部分：电机驱动器、车载充电器（OBC）/非车载充电桩、电源转换系统（车载 DC/DC）。而碳化硅（SiC）材料在高压、高温、高效率、高频率、抗辐射等应用领域优异的特性，其器件在新能源汽车的应用中具有极强的优势，也大大提高了现有能源的转换效率。

而在电驱动领域，SiC器件的优势则主要在控制器效率提升、功率密度提升以及开关频率的提升, 降低开关损耗，简化电路的热处理系统，以降低成本、重量、大小及功率逆变器的复杂性。

近几年在特斯拉等企业的带动下，新能源汽车大量增加对碳化硅器件的应用，带动了整个碳化硅产业的发展，使碳化硅得以投入规模化的生产及运营，从而也有机会将成本大大降低。与此同时，现今碳化硅的整个器件技术方面已经相对成熟，这一产业极有可能将迎来蓬勃发展的时期。

“现在不管是新能源车、光伏产业，服务器还是其他工业电源等等，都在大规模地使用碳化硅这个产品，而对于碳化硅而言，它的拐点已经到来了，市场也会对它越来越认可，所以我们相信第三代半导体碳化硅会迅速地发展，未来几年它在功率器件里的应用比例会得到迅速提升。”胡佑周表示道。

第三代半导体研发目标及发展前景

对于未来上海瀚薪科技的发展前景，胡佑周表示，“就瀚薪而言，我们会在相当一段时间内专注于碳化硅的器件及工艺制作，以及模组的开发和生产。未来我们会同产业链同仁一起并肩发展，优势互补，为国内第三代半导体的发展贡献自己的力量。”

第三代半导体的发展对中国而言也是一个很好的机会，其中碳化硅也是电力电子核心的材料器件之一。在第三代半导体领域的深入探索和技术应用，对于国家而言，也会为未来的降低成本、增强自主可控等方面创造更大的空间和潜能。

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