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伴隨新能源多應(yīng)用市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，第三代半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)新質(zhì)生產(chǎn)力的支撐作用日益增強(qiáng)。以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體已成為綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力，幫助實(shí)現(xiàn)更高的功效、更小的尺寸、更輕的重量、以及更低的總成本。作為全球功率系統(tǒng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌在第三代半導(dǎo)體如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）領(lǐng)域持續(xù)布局，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)能擴(kuò)張及市場(chǎng)應(yīng)用拓展，為光儲(chǔ)、智能家居、新能源汽車等低碳化趨勢(shì)下的關(guān)鍵行業(yè)提供了高性能的功率半導(dǎo)體解決方案，推動(dòng)了行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。
近日，全球功率系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)者英飛凌攜廣泛的功率及電源類半導(dǎo)體產(chǎn)品亮相“2024慕尼黑上海電子展”。以“低碳化和數(shù)字化推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展”為主題，全面展示了英飛凌在綠色低碳可持續(xù)技術(shù)領(lǐng)域的深厚積淀，以及在綠色能源與工業(yè)、智能家居、電動(dòng)汽車等應(yīng)用市場(chǎng)的創(chuàng)新解決方案。
在展會(huì)期間，英飛凌還首次舉辦“2024英飛凌寬禁帶論壇”，聚焦于第三代半導(dǎo)體新材料、新應(yīng)用的最新發(fā)展成果，與行業(yè)伙伴共同探討寬禁帶領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，攜手推動(dòng)低碳化和數(shù)字化的發(fā)展進(jìn)程。
在9日上午的主論壇開場(chǎng)致辭中，英飛凌科技全球高級(jí)副總裁及大中華區(qū)總裁、英飛凌科技消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人潘大偉指出，“半導(dǎo)體解決方案是實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的關(guān)鍵，寬禁帶半導(dǎo)體能顯著提升能源效率，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型?！痹诋?dāng)前綠色低碳化的大背景下，以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶半導(dǎo)體作為新材料和新技術(shù)已開始廣泛應(yīng)用于新能源、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、快充等多個(gè)領(lǐng)域。作為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌憑借持續(xù)的技術(shù)革新與市場(chǎng)布局，在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)揮著引領(lǐng)作用，致力于滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)于更高能效、更環(huán)保的半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求?！?/p>
潘大偉接著介紹了全球氣候變化的嚴(yán)峻形勢(shì)，指出碳排放日益增加，全球溫度不斷升高。他強(qiáng)調(diào)，在這樣的背景下，寬禁帶半導(dǎo)體材料如碳化硅和氮化鎵，因其在節(jié)能方面的優(yōu)越性能，成為解決氣候問(wèn)題的重要使能技術(shù)。需要指出的是，寬禁帶半導(dǎo)體器件具有體積小、功耗低、高能效等特性，可以大幅提升能源使用效率，從而減少碳排放。
他進(jìn)一步說(shuō)明，英飛凌在全球功率系統(tǒng)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，尤其是在碳化硅和氮化鎵技術(shù)上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。英飛凌在碳化硅領(lǐng)域擁有20多年的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，其全面的產(chǎn)品和解決方案組合廣泛應(yīng)用于光伏、儲(chǔ)能、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)中心和通信電源、新能源汽車充電以及車載充電器等多個(gè)領(lǐng)域。潘大偉特別提到，英飛凌正在持續(xù)擴(kuò)建馬來(lái)西亞居林工廠，旨在將其打造為全球最大的200毫米(8英寸)碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠，并計(jì)劃在質(zhì)量驗(yàn)證通過(guò)后的3年內(nèi)全面過(guò)渡到200毫米(8英寸) 產(chǎn)能，以滿足市場(chǎng)需求。
此外，英飛凌在去年成功收購(gòu)了GaN Systems公司，這一收購(gòu)進(jìn)一步增強(qiáng)了其在氮化鎵領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。兩家公司通過(guò)在技術(shù)和專利上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得英飛凌在氮化鎵的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用推廣上更具優(yōu)勢(shì)。潘大偉指出，英飛凌和GaN Systems的結(jié)合，壯大了英飛凌自身的氮化鎵產(chǎn)品陣容，目前英飛凌共有超過(guò)350個(gè)氮化鎵技術(shù)專利族和450位氮化鎵技術(shù)專家，極大地增強(qiáng)了其在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
潘大偉還提到，英飛凌未來(lái)將繼續(xù)推進(jìn)低碳化的公司愿景，通過(guò)與客戶和合作伙伴的緊密合作，共同應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)。英飛凌致力于通過(guò)高效的半導(dǎo)體技術(shù)，推動(dòng)全球向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，創(chuàng)造一個(gè)更加環(huán)保和可持續(xù)的未來(lái)。
邱柏順：全球碳化硅與氮化鎵市場(chǎng)最新趨勢(shì)及展望
Yole Group化合物半導(dǎo)體資深分析師邱柏順從行業(yè)分析的角度向與會(huì)者分享了全球碳化硅與氮化鎵市場(chǎng)最新發(fā)展趨勢(shì)及展望。
邱柏順指出，電氣化是當(dāng)前全球的一個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)，所有設(shè)備都需要電力驅(qū)動(dòng)，而半導(dǎo)體在其中起到重要作用。綠能再生能源，如光伏和風(fēng)電，是未來(lái)的應(yīng)用方向。此外，提高系統(tǒng)能效、減小設(shè)備體積和碳排放也是重要方向。
在這些趨勢(shì)中，有幾個(gè)項(xiàng)目值得注意。例如，未來(lái)的系統(tǒng)需要更高的功率密度，使得系統(tǒng)變得更小但功率更大。此外，混合解決方案將光伏、儲(chǔ)能和充電整合在一起，實(shí)現(xiàn)更高集成度。智能化和數(shù)字化也是未來(lái)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
邱柏順還深入探討了功率應(yīng)用的不同程度。從低功率應(yīng)用，如手機(jī)和家電，到中功率應(yīng)用，如汽車和工業(yè)，再到高功率應(yīng)用，如光伏、風(fēng)電和電網(wǎng)，碳化硅和氮化鎵在這些不同的應(yīng)用中都有巨大的市場(chǎng)潛力。
碳化硅在汽車行業(yè)的應(yīng)用目前最為主流，未來(lái)將向更高功率發(fā)展。而氮化鎵則從低功率應(yīng)用，如手機(jī)充電器，逐步擴(kuò)展到其他消費(fèi)類產(chǎn)品，并希望在車載應(yīng)用中取得突破。Yole Group預(yù)測(cè)，未來(lái)五年，氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到22億美元，而碳化硅市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到100億美元。
邱柏順表示，SiC 已逐漸在電動(dòng)車主驅(qū)逆變器中扮演要角，2023年SiC全球市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到27億美元，其中汽車占據(jù)70%到80%的市場(chǎng)，未來(lái)隨著電氣架構(gòu)將往800V邁進(jìn)，而耐高壓SiC 功率元件預(yù)料將成為主驅(qū)逆變器標(biāo)配。此外，還有光伏、風(fēng)電，這兩個(gè)領(lǐng)域?qū)iC需求，未來(lái)可以占據(jù)15%到20%的市場(chǎng)份額。從全球來(lái)看，中國(guó)在新能源車市場(chǎng)上占有超過(guò)一半的份額，充電樁數(shù)量也遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。歐洲和美國(guó)在推動(dòng)新能源車方面也有明顯增長(zhǎng)，但仍落后于中國(guó)。
未來(lái)幾年，800伏電動(dòng)汽車市場(chǎng)將迅速增長(zhǎng)，采用碳化硅方案的車型將逐漸增多。充電器市場(chǎng)方面，AC-DC和DC-DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將進(jìn)一步發(fā)展，碳化硅在這些領(lǐng)域也將有更廣泛的應(yīng)用。
目前，全球有許多碳化硅生產(chǎn)制造工廠正在運(yùn)行或建設(shè)中，包括意法半導(dǎo)體、英飛凌等公司在歐洲、美國(guó)、東南亞和中國(guó)都有布局。未來(lái)，從6英寸到8英寸的發(fā)展將是關(guān)鍵。氮化鎵方面，手機(jī)充電器是目前最主要的應(yīng)用市場(chǎng)，未來(lái)將擴(kuò)展到更多的消費(fèi)類和汽車應(yīng)用。氮化鎵在數(shù)據(jù)中心和AI服務(wù)器中的應(yīng)用也有很大潛力，特別是在節(jié)能和高能效方面。
最后，從供應(yīng)鏈角度看，IDM模式將在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可，特別是在車用半導(dǎo)體和數(shù)據(jù)中心等細(xì)分市場(chǎng)中，芯片廠商會(huì)普遍采用IDM模式。代工廠和無(wú)晶圓廠模式仍將存在，但整個(gè)行業(yè)的業(yè)務(wù)模式將逐漸向IDM模式傾斜。
寬禁帶半導(dǎo)體加速“低碳化”和“數(shù)字化”范式變化
英飛凌科技副總裁、英飛凌科技消費(fèi)計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場(chǎng)營(yíng)銷負(fù)責(zé)人劉偉先生和英飛凌科技副總裁、英飛凌科技工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)市場(chǎng)營(yíng)銷負(fù)責(zé)人沈璐女士帶來(lái)了主題演講《寬禁帶創(chuàng)新技術(shù)加速低碳化和數(shù)字化》。
基于在SiC領(lǐng)域的豐厚積累，英飛凌擁有40多年對(duì)SiC工藝制程、封裝和失效機(jī)理的理解，全球最大的8英寸碳化硅功率晶圓廠以及業(yè)界最廣泛的SiC產(chǎn)品組合、應(yīng)用市場(chǎng)、客戶群覆蓋。尤其是推出的新一代CoolSiCTM MOSFET Gen2技術(shù)，與上一代產(chǎn)品相比，將MOSFET的主要性能指標(biāo)（如能量和電荷儲(chǔ)量）提高了20%，顯著提升整體能效。
在GaN方面，自去年10月完成收購(gòu)氮化鎵系統(tǒng)公司（GaN Systems），目前英飛凌的氮化鎵產(chǎn)品組合包括高壓和中壓的BDS、感測(cè)、驅(qū)動(dòng)和控制系列，可廣泛應(yīng)用于AI服務(wù)器、車載充電器（OBC）、光伏、電機(jī)控制、充電器和適配器等。如在AI服務(wù)器領(lǐng)域，基于AI系統(tǒng)對(duì)更高功率的需求，進(jìn)一步增加了半導(dǎo)體的使用量。
沈璐首先登臺(tái)，她強(qiáng)調(diào)了2020年后全球面臨的巨大不確定性，同時(shí)指出全球正在經(jīng)歷數(shù)字化和低碳化的范式變化。這一變革，不僅改變了技術(shù)發(fā)展的方向，也重塑了全球市場(chǎng)的格局。
沈璐展示了一組關(guān)于低碳化的數(shù)據(jù)：2023年7月成為人類歷史上最熱的一個(gè)月，但這一年也是全球可再生能源裝機(jī)量大幅增長(zhǎng)的一年，新增裝機(jī)容量達(dá)到510吉瓦，同比增長(zhǎng)50%。她特別提到，中國(guó)在2023年實(shí)現(xiàn)了可再生能源發(fā)電裝機(jī)總量占全國(guó)總裝機(jī)比重一半以上的里程碑。這表明，全球在降低二氧化碳排放方面已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，低碳化的實(shí)質(zhì)是電氣化，無(wú)論在發(fā)電端還是用電端。
根據(jù)國(guó)際能源署的預(yù)測(cè)，到2030年全球?qū)τ诠夥b機(jī)量的總需求將達(dá)到5400吉瓦，是2023年全球光伏裝機(jī)量的4倍。而新能源汽車的發(fā)展同樣帶來(lái)巨大的需求，預(yù)計(jì)到2030年全球新能源汽車銷量將達(dá)到5400萬(wàn)輛，是2023年的3倍左右。沈路指出，這標(biāo)志著全球可再生能源和新能源的發(fā)展才剛剛起航。
隨后，沈璐詳細(xì)講解了碳化硅技術(shù)的應(yīng)用前景。她提到，未來(lái)五年內(nèi)，80%以上的碳化硅將應(yīng)用于電動(dòng)汽車相關(guān)領(lǐng)域，這其中就包括了車載充電器。同時(shí)，在光伏升壓站和儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域，碳化硅也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。碳化硅技術(shù)不僅能提升系統(tǒng)效率，還能降低系統(tǒng)體積，提高能源轉(zhuǎn)換效率。沈璐指出，這對(duì)工商業(yè)場(chǎng)景中的儲(chǔ)能應(yīng)用尤為重要，碳化硅是幫助企業(yè)提升投資回報(bào)率的最佳技術(shù)。
沈璐繼續(xù)介紹道，除了光伏和儲(chǔ)能之外，碳化硅在不同電源應(yīng)用場(chǎng)景、數(shù)據(jù)中心不間斷電源、軌道交通牽引用電、熱泵和燃料電池車的空氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)等方面，也展現(xiàn)出不可替代的作用。
隨后，劉偉分享了數(shù)字化的相關(guān)數(shù)據(jù)以及結(jié)合應(yīng)用的深刻洞察。他強(qiáng)調(diào)，數(shù)字化已經(jīng)深入到日常生活中的方方面面，并在電力消耗上提出了新的挑戰(zhàn)。他指出，中國(guó)數(shù)據(jù)中心在2022年消耗了全國(guó)總用電量的3%左右，預(yù)計(jì)到2025年這一比例將提升至4-5%。此外，GPT-4的訓(xùn)練用電量達(dá)到了驚人的2億度電，這相當(dāng)于數(shù)萬(wàn)家庭一年的總用電量。
劉偉還提到，到2027年全球物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備將突破300億個(gè)，這些設(shè)備對(duì)電力的需求將顯著增加。他表示，人工智能的發(fā)展同樣需要大量的能源，并引用數(shù)據(jù)表明，超過(guò)三分之二的碳排放來(lái)自能源的生產(chǎn)和使用。因此，提高能源的生產(chǎn)、傳輸、使用和存儲(chǔ)效率，是全球節(jié)能減排的重要課題。英飛凌的寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)將在電力轉(zhuǎn)換和功率密度提升方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
接下來(lái)，劉偉詳細(xì)介紹了氮化鎵技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。他提到，氮化鎵充電器因其高功率密度和高效率，已經(jīng)成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于手機(jī)充電器和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。劉偉還指出，在電動(dòng)汽車的OBC和DCDC應(yīng)用場(chǎng)景中，氮化鎵技術(shù)也展現(xiàn)出巨大的潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率密度和效率。
劉偉繼續(xù)分享了英飛凌在氮化鎵領(lǐng)域的戰(zhàn)略和市場(chǎng)布局。他提到，英飛凌通過(guò)收購(gòu)GaN Systems，極大豐富了其產(chǎn)品組合，能夠覆蓋廣泛的電壓范圍且擁有多種封裝技術(shù)，能夠滿足不同應(yīng)用的需求。此外，英飛凌目前在氮化鎵領(lǐng)域擁有超過(guò)350個(gè)氮化鎵技術(shù)專利族，持續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。他特別提到，英飛凌在奧地利和馬來(lái)西亞設(shè)有自有制造工廠，同時(shí)也有外部代工合作伙伴，能夠確保供應(yīng)鏈的安全和穩(wěn)定。
最后，劉偉總結(jié)道，氮化鎵市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2029年將超過(guò)22億美元，英飛凌在這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位無(wú)可動(dòng)搖。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)布局，英飛凌將在未來(lái)能源轉(zhuǎn)換和數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。
華中科大教授彭晗：寬禁帶功率器件應(yīng)用機(jī)遇和挑戰(zhàn)
在一場(chǎng)聚集了眾多電力電子領(lǐng)域?qū)＜业恼搲希A中科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師彭晗女士以其深厚的學(xué)術(shù)背景和豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，為與會(huì)者帶來(lái)了一場(chǎng)名為“寬禁帶功率器件應(yīng)用機(jī)遇和挑戰(zhàn)”的主題演講。她的演講從電力電子半導(dǎo)體器件的發(fā)展歷程開始，描繪了一個(gè)從傳統(tǒng)硅基器件到如今寬禁帶功率器件的技術(shù)演進(jìn)過(guò)程。
彭晗教授指出，電力電子的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管、硅MOSFET和硅IGBT三個(gè)重要階段。如今，隨著技術(shù)的進(jìn)步，寬禁帶功率器件已經(jīng)成為了新的核心。她詳細(xì)介紹了寬禁帶功率器件在擊穿電壓、飽和載流子速率、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能等方面的優(yōu)越性，這些特性使其在高壓、高溫和高速場(chǎng)合具有明顯的優(yōu)勢(shì)。她說(shuō)：“寬禁帶功率器件已經(jīng)成為電力電子裝備的一個(gè)主流器件，也推動(dòng)著變換器向高頻、高壓和高效的方向發(fā)展。”
?在市場(chǎng)規(guī)模上，彭晗教授特別提到了碳化硅器件。她分享了碳化硅器件在市場(chǎng)份額、滲透率和年復(fù)合增長(zhǎng)率上的出色表現(xiàn)，并深入分析了碳化硅器件的兩種主流結(jié)構(gòu)：平面型和溝槽型。她解釋道，平面型工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，器件一致性好；而溝槽型由于無(wú)JFET區(qū)域，導(dǎo)通電阻和輸入電容更小，特別適合高壓大電流的應(yīng)用場(chǎng)合。
接著，彭晗教授還詳細(xì)討論了氮化鎵器件。她指出，氮化鎵器件與傳統(tǒng)的硅基器件有著顯著的區(qū)別，其平面型結(jié)構(gòu)和高載流子密度使其在導(dǎo)通電阻和開關(guān)速度方面表現(xiàn)突出。然而，氮化鎵器件的耐擊穿電壓較低，短路耐受能力也不如其他器件，這些特性在某些應(yīng)用場(chǎng)景中需要特別注意。
彭晗教授還對(duì)比了車規(guī)IGBT、碳化硅MOSFET和氮化鎵器件的靜態(tài)參數(shù)和輸出特性，指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。她提到，IGBT在小電流下的導(dǎo)通壓降較高，但在大電流下表現(xiàn)優(yōu)異，適用于高溫工作環(huán)境。而碳化硅MOSFET在小電流下的表現(xiàn)則優(yōu)于IGBT，但在大電流下其導(dǎo)通電壓較高。
在講解完技術(shù)細(xì)節(jié)后，彭晗教授還分享了寬禁帶功率器件在應(yīng)用中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。她強(qiáng)調(diào)，提高功率變換器的效率和功率密度，以及確保高可靠性，是寬禁帶功率器件應(yīng)用的重要方向。她以服務(wù)器電源為例，說(shuō)明在AI技術(shù)日益發(fā)展的今天，提高能量效率的重要性，并指出在遠(yuǎn)洋航天等要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，高功率密度和高可靠性尤為關(guān)鍵。
然而，她也指出，寬禁帶功率器件在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨著許多挑戰(zhàn)。例如，不同工況和時(shí)間尺度下的特性認(rèn)識(shí)尚不全面，特別是在開關(guān)速度快、寄生參數(shù)高的情況下，電壓電流過(guò)沖和電磁干擾的增強(qiáng)都是需要解決的問(wèn)題。此外，寬禁帶功率器件的老化和失效機(jī)制也需要進(jìn)一步研究，以確保其在極端工況下的可靠性。
彭晗教授以中國(guó)能源局白皮書中的新型電力系統(tǒng)建設(shè)為例，展望了寬禁帶功率器件在未來(lái)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。她提出，在電力系統(tǒng)中使用新型功率器件，可以顯著提升關(guān)鍵設(shè)備的容量、效率和經(jīng)濟(jì)性，這對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)的建設(shè)具有重要意義。
寬禁帶讓能源效率更上一層樓
在技術(shù)市場(chǎng)方面，英飛凌科技副總裁、英飛凌科技消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人陳志豪和英飛凌科技高級(jí)技術(shù)總監(jiān)、英飛凌科技工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)技術(shù)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人陳立烽則從技術(shù)應(yīng)用的角度介紹了英飛凌寬禁帶產(chǎn)品如何助力能源效率提升。如Si 、SiC 和GaN三種半導(dǎo)體材料器件的技術(shù)特性對(duì)比，指出雖然硅超級(jí)結(jié)在低開關(guān)頻率中占優(yōu)，但SiC和GaN終將主導(dǎo)新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高頻應(yīng)用；結(jié)合CoolSiC?和CoolGaN?的技術(shù)特性及優(yōu)勢(shì)，分別在不同領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例，如在公共電源轉(zhuǎn)換（PCS）系統(tǒng)中采用SiC模塊，可實(shí)現(xiàn)>99%的效率，CoolGaN?雙向開關(guān)在微型逆變器中的應(yīng)用等。
陳志豪先生首先提到，據(jù)Yole預(yù)測(cè)：到2028年，碳化硅和氮化鎵的總價(jià)值將占功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的30%以上。關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域包括電動(dòng)汽車、混動(dòng)車、再生能源、快速充電和數(shù)據(jù)中心。英飛凌同時(shí)擁有碳化硅、氮化鎵和硅襯底的功率器件，每種器件在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出不同的優(yōu)勢(shì)。
陳志豪指出：“這幾個(gè)領(lǐng)域，如電動(dòng)汽車、混動(dòng)車，再生能源，快速充電，數(shù)據(jù)中心，這些應(yīng)用領(lǐng)域確定會(huì)是推動(dòng)寬禁帶半導(dǎo)體市場(chǎng)提升的主要?jiǎng)恿??！彼麖?qiáng)調(diào)英飛凌在這些應(yīng)用中不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，以提高能源效率和系統(tǒng)性能。
陳立烽先生進(jìn)一步解釋了寬禁帶半導(dǎo)體的應(yīng)用。他詳細(xì)講解了幾種拓?fù)浼軜?gòu)，包括硬開關(guān)的拓?fù)浼軜?gòu)（如PFC圖騰柱），軟開關(guān)的拓?fù)浼軜?gòu)（如LLC），以及半橋拓?fù)浼軜?gòu)。這些架構(gòu)中，碳化硅和氮化鎵器件在高頻硬開關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
他展示了一張應(yīng)用圖，詳細(xì)描述了各類器件的性能和應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在PFC圖騰柱的架構(gòu)中，碳化硅和氮化鎵器件因其優(yōu)異的高頻硬開關(guān)性能而被廣泛應(yīng)用。陳立烽解釋說(shuō)：“基本上沒有辦法使用傳統(tǒng)硅器件在這種架構(gòu)中達(dá)到所需的效率和功率密度，寬禁帶器件則能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題?！?/p>
演講中陳立烽提到，碳化硅和氮化鎵在硬開關(guān)應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，特別是在高頻硬開關(guān)場(chǎng)景下。碳化硅在開關(guān)損耗和導(dǎo)通電阻方面表現(xiàn)優(yōu)越，且不受溫度影響。氮化鎵在電壓型和電流型控制應(yīng)用中展現(xiàn)出不同的特性，適用于各種高效能應(yīng)用。
陳立烽詳細(xì)解釋了氮化鎵器件的兩種控制類型：電壓型控制和電流型控制。他指出：“電流型控制的氮化鎵控制機(jī)制復(fù)雜一些，但在特定應(yīng)用中能夠提供更高的效率和性能?！边@種細(xì)致的分析幫助與會(huì)者更好地理解不同類型寬禁帶器件在各種應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。
陳立烽先生展示了碳化硅MOSFET在混合式太陽(yáng)能逆變器中的應(yīng)用，通過(guò)提高開關(guān)頻率和減少損耗，實(shí)現(xiàn)了顯著的效率提升。在不同開關(guān)頻率下，使用CoolSiCTM，可將總半導(dǎo)體損耗降低約41%。這種顯著的損耗減少，使得碳化硅器件在高頻率應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
他還分享了一個(gè)三電平ANPC架構(gòu)的案例。在這種架構(gòu)中，碳化硅器件展示出極高的效率，達(dá)到了99.35%。這種高效率使得碳化硅器件在高功率應(yīng)用中成為理想選擇。此外，碳化硅器件在溫度穩(wěn)定性和高頻性能方面也表現(xiàn)出色，使其在各種復(fù)雜應(yīng)用中具有廣泛的適用性。
此外，陳志豪先生介紹了數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中的拓?fù)浼軜?gòu)，特別是英飛凌自主研發(fā)的3.3千瓦服務(wù)器電源設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)采用了多層堆疊技術(shù)，利用英飛凌的碳化硅和氮化鎵器件，提高了功率密度和效率。英飛凌的新一代控制器將在未來(lái)服務(wù)器電源中扮演核心角色。
他展示了一張?jiān)敿?xì)的拓?fù)鋱D，解釋了從AC輸入到DC輸出的整個(gè)功率轉(zhuǎn)換過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，英飛凌的碳化硅和氮化鎵器件分別在不同的階段發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，英飛凌成功地將服務(wù)器電源的功率密度提高了約兩倍，從60W/in3達(dá)到了160 W/in3。
陳志豪特別指出：“通過(guò)提高效率，可以把要解決的散熱問(wèn)題克服掉。”這句話完美概括了寬禁帶半導(dǎo)體在提升能源效率和系統(tǒng)性能中的重要性。
最后，陳志豪先生和陳立烽先生總結(jié)了寬禁帶半導(dǎo)體在提高能源效率方面的顯著作用。英飛凌通過(guò)全面布局硅、碳化硅和氮化鎵產(chǎn)品，為各類應(yīng)用提供高效能解決方案。他們強(qiáng)調(diào)，英飛凌在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的全面布局，不僅包括低壓的OptiMOSTM系列，中壓的CoolGaNTM系列，還包括高壓的CoolMOSTM SJ MOSFET和TRENCHSTOPTM IGBT系列。通過(guò)這種全面的產(chǎn)品組合，英飛凌能夠滿足各種應(yīng)用需求，為客戶提供最優(yōu)的解決方案。
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