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2024年4月24日至26日，NEPCON China 2024大会在上海世博展览馆隆重举行。大会同期，为期两天的“功率半导体技术与应用创新峰会”精彩纷呈，吸引了来自业界各界的众多观众热情参与。
近年来，随着新能源汽车、5G通信、数据中心等产业的快速发展，功率半导体迎来了爆发式增长，成为半导体行业最炙手可热的赛道之一。其中，SiC（碳化硅）材料更是凭借其优异的性能优势，在功率半导体领域异军突起，成为新一代半导体材料的领军者。
在峰会期间，来自上海市汽车行业协会、芯粤能、中科四合、快克智能、基本半导体、爱仕特、艾科瑞思、贺利氏等协会及领先企业代表带来了精彩的演讲，分享了他们在功率半导体材料、设备、器件、晶圆代工等领域的最新进展。与会嘉宾围绕功率半导体产业发展趋势、技术创新突破、应用场景拓展等议题进行了深入交流探讨，并对未来产业发展方向提出了独到的见解。
中国汽车工程学会数字化与智能制造工作委员会委员、上海市汽车行业协会副秘书长张书桥首先就新《能源汽车发展和智能网联汽车动态》做了开场演讲。他表示，近几年来，智能网联汽车成为了汽车行业电动化、智能化、网络化、共享化趋势下车企的兵家必争之地。汽车电动化和智能化推动了芯片需求的增长，目前汽车的含硅量正在逐步提高。在高需求和低国产化率的背景下，工信部提出要求，在2025年实现汽车芯片国产化率到20%。随着新能源汽车的发展，半导体在确保车辆性能、效率和安全性方面的作用变得尤为重要。高性能的半导体不仅能提高电动汽车的电池管理系统效率，还能优化驱动电机控制，进而提升整车的行驶里程和能源利用效率。
广东芯粤能半导体有限公司首席技术官相奇博士讲述了《芯粵能碳化硅功率器件制造探索》。相博士阐述道，芯粤能专注于车规及工控领域碳化硅芯片的研发和制造，愿景是成为SiC芯片领域值得信赖的“芯航母”！取法硅基芯片国内外先进生产经验，芯粤能打造高产出、高稳定性的碳化硅器件生产平台，实现碳化硅生产后发制人。芯粤能当前的设备可支持10K/月的产能。不过，相博士坦言道，SiC 技术还处于初级阶段，要充分发挥 SiC 优势仍需努力研发先进技术，包括大尺寸、低缺陷衬底，高沟道迁移率工艺，先进沟槽技术，超级结技术，超高压器件，碳化硅集成电路等。就SiC的不同技术路径的发展而言，平面栅MOSFET因技术比较成熟，重点是产业化，公司的研发还将以沟槽栅MOSFET为重点。
深圳中科四合科技有限公司首席执行官黄冕，发表了《板级扇出封装在功率芯片及模组上的应用》的主题演讲，深入探讨了板级扇出封装技术在功率芯片和模组领域的应用优势和发展趋势。黄冕指出，扇出封装是近年来封装技术领域的重要发展方向，目前主要有两大主流技术分支：晶圆级扇出封装和板级扇出封装。相比晶圆级扇出封装，板级扇出封装具有尺寸更大、载体材料利用率更高、成本相对更低的优势，因此成为学术界和企业界目前研发和应用的热点领域。中科四合针对功率芯片及模组产品定义，基于基板湿法工艺全新开发了一套板级扇出封装工艺和生产线，可实现低成本、高散热、大电流、三维集成、低寄生参数的功率芯片/模组解决方案。中科四合定位于打造世界级功率芯片/模组板级扇出封装制造商，为AI的高效能运行和广泛应用提供坚实能源基础。2022年中科四合已完成FOPLP厦门基地建设，具备完整in House量产生产能力，厦门工厂总投资5亿元，厂房面积2.4万平米。2023年Q1公司厦门工厂开始投产，产品范围涵盖多种二极管、MOSFET、GaN、IPM、电源模组等功率芯片/模组。2024年，随着产能爬坡并强化市场认知，规模放量后将与终端客户共同定义下一代主流产品。
快克智能装备股份有限公司工艺总监王尧带来了《碳化硅量产上车新引擎——快克银烧结技术》的主题演讲。王尧指出，银烧结工艺是目前第三代半导体功率芯片封装最佳选择。快克智能作为国内银烧结国产替代的先行者，其银烧结模具优势主要表现在：1）通用性强，能够兼容芯片&模块等各类产品烧结；2）压力精准控制，烧结压强精度±3%；3）热性能好，采用近端加热设计，升温降温快速响应，最高温度350℃。多温区独立控制，能够实现温度实时监测，温度均匀性±3℃。银烧结设备方案包含有实验室全自动银烧结设备、在线量产银烧结设备、热贴固晶机、芯片封装AOI等。借助这些技术和设备，快克为SiC及IGBT提供完整的封装解决方案。
深圳基本半导体有限公司副总经理蔡雄飞在讲述《车规级功率半导体进展》时，深入探讨了主驱逆变器中碳化硅功率模块的封装需求趋势。他指出，市面上的封装技术主要分为两种发展路线：硅凝胶框架型和转模注塑类型。自2023年以来，新设计的大功率eAxle中采用转模塑封半桥模块的项目逐步增多，这也是基本半导体自2017年起布局的技术路线之一。
由于碳化硅功率器件具备高功率电流密度、高运行结温，以及高运转频率特性，其对现有功率器件封装技术的互联连接材料、过程工艺、封装方式，以及机械结构等提出了更高的创新要求。针对这些关键技术难点，基本半导体从设计、材料、工艺等方面展开技术创新，自主研发了高性能的汽车级和工业级全碳化硅功率模块、碳化硅MOSFET、碳化硅二极管、混合碳化硅分立器件等产品。
在新能源汽车领域，基本半导体前瞻布局取得了良好的业绩：搭载基本半导体碳化硅器件的新能源汽车实现了上车累计无故障运行超1000天，里程突破20万公里；汽车级全碳化硅功率模块经测试验证导入20多家客户，获得30多家车型定点，是国内第一批碳化硅模块量产上车的头部企业。在产业布局方面，基本半导体的车规级碳化硅功率模块封装产线通线年实现量产交付。
深圳爱仕特科技有限公司的副总经理余训斐阐述了《SiC MOS在新能源汽车上的应用》，他指出，SiC MOS在车载充电机OBC、电机控制器、DC-DC转换器、充电桩等领域具有广泛的应用。具体在优势方面：根据电压平台不同，应用SiC后电车可获最大4%-8%的效率提升，在400V电压平台下，SiC MOS比Si IGBT拥有2%-4%的效率提升，而800V电压平台下幅度则可以增大至3.5%-8%。此外，SiC MOS相比Si IGBT有更小的器件体积。爱仕特公司具有SiC器件模块全栈研发和工艺能力，通过AEC-Q101/IATF16949/ISO等多重认证，产品已在新能源汽车、高功率光伏等新兴领域大批量应用。
苏州艾科瑞思智能装备股份有限公司董事长王敕的演讲主题是《SiC大功率模块微组装技术发展趋势》。他表示，SiC已经强势渗透到汽车市场，与此同时，SiC大功率模块市场呈现快速增长市场。但是，车用大功率模块对微组装的热管理、可靠性、功率密度等方面提出了新的要求。王敕强调，为了充分受益于与硅相比的SiC技术优势，必须使用适合SiC芯片的封装解决方案。具体来看，创新的方向主要有以下几点：1）银烧结日益成为SiC芯片粘接的首选方法；2）Si3N4和AlN AMB基板是SiC的首选技术，其中Si3N4更适用于电动车/混合动力电动车应用；3）使用高温环氧树脂或硅胶等封装材料；4）采用低电感互连。总的来说，性能、可靠性和成本是功率模块封装优化的三大重点。艾科瑞思发力于封装设备这一环，是细分行业覆盖面最广的国内装片键合设备供应商。目前公司已成功研发车规级SiC预烧结微组装设备与大功率模块辅材装片机，设备已经进入标杆客户车规产品产线。
上海贺利氏工业技术材料有限公司功率市场总监董侃则从材料的角度加以分析，发表了《先进的SiC模块封装材料方案》的主题演讲。作为电子组装和封装材料的顶级制造商，面对功率半导体所带来的新需求，贺利氏提出的方案是全系替换现有的封装方案，包括：用铜线取代传统的铝线，用烧结银取代传统锡膏，用活性金属粘结（AMB）技术替换传统的直接铜键合（DCB）技术。董侃介绍了该公司的Die Top System (DTS)材料系统，其主要包括铜箔、预涂烧结浆料和可选粘合剂，以及铜焊线，它在系统级别上带来显著的性能提升：与与铝线相比，裸片电流能力提高50%；与焊片/铝线倍；降低整个芯片的峰值温度；与SiC兼容，可实现 200°C的高结温。董侃强调指出，铜烧结将是SiC模块封装材料中的新一代烧结解决方案。而无银AMB技术则为设计提供了成本效益更高的选择。广泛应用的大面积烧结技术将促进功率半导体领域达到更高的性能标准。
在圆桌讨论环节，来自芯粤能、中科四合、快克智能、基本半导体、爱仕特星空体育下载、艾科瑞思、贺利氏等行业领先企业的代表汇聚一堂。他们就“SiC/功率半导体市场现状”、“SiC器件在汽车应用的进展、难点与挑战”、“中国功率半导体产业的发展道路”及“SiC产能过剩的挑战”等多个热门话题展开深入讨论，共同为SiC与功率半导体产业发展建言献策。
与会嘉宾普遍认为，中国的功率半导体市场，特别是SiC市场，正处于快速发展的关键阶段，应用领域日益扩大，市场规模也在持续增长。研究数据显示，到2028年，全球SiC的渗透率预计将达到20%，而在中国，这一数字到2030年保守估计将达到50%，乐观估计可高达70%至80%。
此外，关于碳化硅器件的市场应用，各位嘉宾分享了他们公司在业务推广和面临的挑战。虽然碳化硅模块看似结构简单，但其内部高度集成化，带来了众多技术挑战。从长期看，国内外市场对SiC的需求日益增长，竞争压力持续上升。尽管前景广阔，但业界需要解决技术与成本上的诸多问题。
面对全球市场的激烈竞争，中国功率半导体产业需通过技术革新和成本控制来巩固市场地位。功率半导体产业的发展离不开产业链上下游企业的紧密合作。通过加强技术交流、共享资源、协同创新，共同推动产业进步，共创SiC/功率半导体产业的美好未来。
本次功率半导体技术与应用创新峰会的成功举办，为业界搭建了交流合作的平台，推动了功率半导体技术与应用创新发展，助力产业升级转型。相信在各方共同努力下，功率半导体产业将迎来更加广阔的发展空间，为新能源汽车等产业发展提供强劲动力。
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