【器件与应用专场】第五届亚太碳化硅及相关材料国际会议（APCSCRM 2024）

2024年11月8日，为期3天的第五届亚太碳化硅及相关材料国际会议(Asia-Pacific Conference on Silicon Carbide and Related Materials，APCSCRM 2024)在中国深圳顺利召开。本次会议由中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟和中国科学院物理研究所主办，北京天科合达半导体股份有限公司和深圳市重投天科半导体有限公司承办。以“芯时代开放创新·芯机遇合作发展”为主题，聚焦宽禁带半导体（SiC、GaN、Ga2O3、AlN、金刚石等）相关材料、器件及前沿应用，共吸引了近1000位国内外专家学者和企业代表、超350家企业的积极参与。

器件与应用专场由香港大学副教授凌志聪；大阪公立大学教授梁剑波；广东工业大学教授张紫辉；江南大学教授敖金平；阳光电源股份有限公司技术总监陈文杰；国家新能源汽车技术创新中心总师、先进电驱动业务单元负责人刘朝辉；复旦大学特聘教授张清纯主持。

器件与应用专场邀请了功率半导体与集成技术全国重点实验室副主任、西南交通大学教授刘国友；芯联动力科技（绍兴）有限公司董事长袁锋；阳光电源股份有限公司技术总监陈文杰； 英飞凌科技（中国）高级技术总监陈立烽； 埼玉大学副教授Yasuto HIJIKATA；长庚大学教授邱显钦；江南大学教授敖金平；大阪公立大学教授梁剑波;香港大学副教授凌志聪；九峰山实验室碳化硅首席专家袁俊；深圳基本半导体有限公司模块研发总监周福鸣；中国第一汽车集团有限公司研发总院功率半导体开发主管林翰东；清软微视（杭州）科技有限公司CEO周继乐；复旦大学特聘教授张清纯；安森美半导体高级现场应用工程师周坦然；爱发科株式会社技术总监Yokoo HIDEKAZU；电子科技大学副教授孔谋夫；深圳平湖实验室SiC首席科学家陈刚；国家新能源汽车技术创新中心总师、先进电驱动业务单元负责人刘朝辉；青岛中微创芯电子有限公司董事长孔亮 ;慕德微纳（杭州）科技有限公司 CTO蔡璐作报告分享。

功率半导体与集成技术全国重点实验室副主任、西南交通大学教授 刘国友

演讲主题：《SiC功率半导体技术及其进展》

报告摘要：

报告介绍了功率半导体作为电源转换与控制的核心器件，在双碳目标支撑和绿色低碳经济转型中扮演着关键角色。技术发展主要围绕衬底材料和器件结构两个维度，从基础的二极管到复杂的IGBT等结构不断演进。SiC材料在高温、高压、高频和低损耗的应用中具有显著优势，尤其在高功率密度领域。SiC技术的应用正从新能源、电动汽车向轨道交通和电力系统渗透。SiC MOSFET和Si IGBT的性能对比显示，SiC在小电流下的开关损耗低，而Si IGBT在大电流下由于电导调制效应损耗更低。那么未来，SiC和Si技术将协同发展，通过更精细的结构和多维封装技术，实现更高的功率密度和更低的损耗。同时，报告中还提到SiC功率半导体技术的发展需要整个产业链的合作，包括材料生长、芯片制造、封装和应用等环节的共同进步。

芯联动力科技（绍兴）有限公司董事长 袁锋

演讲主题：《以应用为牵引，做好中国的碳化硅产业》

报告摘要：

报告介绍了碳化硅在光伏和新能源领域的应用是中国碳化硅产业发展的主要驱动力。中国汽车行业在全球销量中占比接近60%，且在汽车零部件和新能源相关专利申请方面全球领先。报告指出随着新能源汽车的发展，底层技术如芯片和软件变得尤为重要。中国企业在碳化硅领域的突破，特别是在制造端的高温工艺和器件的可靠性一致性方面，已经实现全球领先。报告展示了芯联集成从2020年开始研发碳化硅产品，到2022年实现月产两千片的产能，并与多家新能源车企合作，提供一站式系统代工服务。中国半导体从业者应与国内企业合作，开发属于自己的产品，共同推动中国碳化硅产业的发展。

阳光电源股份有限公司技术总监 陈文杰

演讲主题：《应用于新能源行业的碳化硅器件并联技术》

报告摘要：

报告介绍了第三代半导体材料如碳化硅在新能源电力电子变换器中的应用日益增多，因其高BV值、低导通压降和低开关损耗等优势，在高压场合表现突出。SiC器件并联技术面临的主要挑战包括均流问题、系统拓扑分析、功率环路设计、驱动路径均衡等。阳光电源通过数字化设计流程，从芯片建模到系统级均流建模，实现了高效仿真和性能优化。公司采用先进的封装技术，如直接水冷方式，显著降低了热阻并提高了生产效率。阳光电源还分享了在电动汽车主驱逆变器领域的创新实践，展示了如何通过不同功率器件的并联组合，满足不同功率等级的需求，体现出阳光电源在SiC功率器件并联技术领域的领先地位和对新能源行业发展的重要贡献。

英飞凌科技（中国）高级技术总监 陈立烽

演讲主题：《CoolSiC™ MOSFET 助力高效高功率密度的电力电子系统设计》

报告摘要：

报告介绍了SiC材料的高电子迁移率和宽带隙带来的高耐压和低损耗优势，这些特性使得SiC器件在开关速度、系统拓扑优化和尺寸减小方面具有显著优势。英飞凌通过沟槽技术优化了SiC MOSFET的性能，特别是在高温和高频率下的可靠性。报告分享了在光伏、电动汽车和充电桩等领域的应用案例，以及CoolSiC™ MOSFET如何降低损耗、简化系统结构，并实现系统集成度的提高。最后，展示了英飞凌在SiC领域的技术进展和产品系列，包括新一代CoolSiC™ MOSFET在性能和可靠性上的提升，以及其在高温操作和短路耐受性方面的优势。

埼玉大学副教授 Yasuto HIJIKATA

演讲话题：《一种嵌入MOS接口色心的SiC单光子发射器件》

报告摘要：

报告介绍了SiC MOS 界面可以形成高生成率的单光子源（SPS）。此外，单光子源能够在室温下注入电流发射，这在器件应用中具有显著优势。研究团队开发了嵌入MOS接口色心的碳化硅单光子探测器（SPD）。展现出量子技术在高灵敏度传感器、量子通信和量子计算领域的潜力。研究团队利用碳化硅的单光子发射特性，探索了其在量子技术中的应用优势。报告详细讨论了碳化硅表面单光子源的亮度、形成速度以及通过控制SPS密度和表面缺陷来优化器件性能的方法。实验结果表明，通过调整外部电压，可以显著影响SPS的光子发射率，证实了器件对单光子发射的控制能力。这项研究为未来量子通信和量子计算领域提供了一种高效的单光子发射解决方案。

长庚大学教授 邱显钦

演讲主题：《高效 PSU 和射频放大器应用对硅基氮化镓电子器件的性能需求》

报告摘要：

报告介绍了氮化镓器件在电源供应单元（PSU）和射频放大器中的应用。随着AI技术的发展，对高性能计算和高效能电源供应单元（PSU）的需求日益增加，特别是在数据中心领域。硅基氮化镓因其高效率、高功率密度和优异的热管理能力，成为提升PSU性能的关键技术。在射频放大器方面，硅基氮化镓电子器件展现出高频率、高功率和高效率的优势，对于提升5G基站和卫星通信等应用的性能至关重要。报告指出为了满足这些应用的性能指标要求，硅基氮化镓电子器件的设计和制造必须针对效率、功率密度和可靠性等关键参数进行优化。通过这些优化，硅基氮化镓电子器件能够提供更高的能源转换效率和更好的信号放大性能，满足未来电子设备对于高性能和高可靠性的需求。

江南大学教授 敖金平

演讲主题：《基于氮化镓半导体技术的微波无线供电技术》

报告摘要：

微波无线输能技术（Microwave Wireless Power Transmission）将电能转化为微波，通过天线远距离发射，在介质或自由空间中定向地传输到接收目标，经过微波整流环节后对负载进行直流供电，可实行远距离、大容量电能的定向传输。本报告针对中低功率微波整流（接收）应用，设计和制造了准垂直结构的GaN微波肖特基二极管。源于优秀的二极管器件性能和精确的微波电路设计，在工作频率905 MHz和输入功率23 dBm的条件下，转换效率达到92%。在2.45 GHz和输入功率25 dBm的条件下，转换效率达到91%。在5.8 GHz的频率下转换效率也达到了80%以上。在不同的传输频率下，完成了几米到几十米距离的传输实验，为微波无线输能技术的推广应用打下了坚实的技术基础。

大阪公立大学教授 梁剑波

演讲主题：《3C-SiC与多晶金刚石的直接键合技术在高功率GaN器件中的应用》

报告摘要：

在高功率工作中，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的性能受限于自加热效应，主要由于热管理不足。由于金刚石其优越的热导率，作为AlGaN/GaN HEMTs的潜在散热材料，正在被广泛研究。报告分享了一种更有前景的解决方案金刚石与GaN HEMTs集成在一起，是将硅基板上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜转移到金刚石上，从而得到AlGaN/GaN HEMTs/3C-SiC on diamond。这种配置在散热性能方面相较于GaN-on-4H-SiC和GaN-on-Si表现出更优越的性能，其中3C-SiC/金刚石界面显示出卓越的热稳定性和导热性。我们正在进行的工作集中在将硅基板上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜转移到大尺寸多晶金刚石基板上，以生产低成本、高散热性能的GaN器件。同时，我们还在深入研究界面结构和热边界阻力，以进一步提高性能和可靠性。

香港大学副教授 凌志聪

演讲主题：《SiC 器件的缺陷工程》

报告摘要：

报告介绍了如何通过缺陷工程解决SiC器件中的缺陷问题。研究团队通过对SiC材料中原子级缺陷的深入研究，发现了影响器件性能的关键因素，包括形成能、电光特性以及磁介电活性等。研究团队通过高级混合泛函计算，揭示了加热过程中晶体迁移的现象，以及退火过程中缺陷复合物的不稳定性。通过控制缺陷浓度，团队成功抑制了碳空位的形成，提升了器件性能。此外，研究还展示了通过缺陷工程提高氧化物介电常数的方法，以降低栅极漏电流和阈值电压偏移。

九峰山实验室碳化硅首席专家 袁俊

演讲主题：《两种新型1200V碳化硅沟槽MOSFET器件的研制》

报告摘要：

报告介绍了九峰山实验室在新型1200V碳化硅沟槽MOSFET器件研制方面的进展。周期性两侧深P掩蔽沟槽MOSFET，以及采用NPN三明治外延片技术制作的沟槽栅全包裹掩蔽技术的沟槽MOSFET两种新型沟槽MOSFET器件技术的演进。周期性两侧深P掩蔽沟槽MOSFET技术通过在沟槽两侧注入深P，实现了电场的有效掩蔽，但面临高能离子注入设备的产能限制和损伤问题。为解决这些问题，实验室进行了三种方向的研究：缩减两侧注入深度、增加沟槽栅底部的梯形掩蔽结构、以及调整注入深度和底部电调制结构。NPN三明治外延片技术通过外延厂商生长出三明治外延层结构，实现了沟槽栅的全包裹掩蔽，这种结构允许沟槽栅自由设计，为器件的进一步缩减提供了可能。这些新型沟槽MOSFET器件技术的发展，展示了碳化硅功率器件在提高性能和降低成本方面的潜力。

深圳基本半导体有限公司 模块研发总监 周福鸣

演讲主题：《从理论到实践: BASiC功率模块设计与优化》

报告摘要：

本报告探讨了碳化硅（SiC）在功率模块设计中的应用，从理论出发，介绍了SiC在提高功率效率和密度方面的重要性。报告强调了功率MOSFET在开关损耗和导通损耗中的关键作用，并讨论了封装技术在器件与应用之间的重要桥梁作用。通过优化器件结构和封装设计，可以实现更高的功率密度和更低的损耗。报告还提到了公司在SiC器件研发、建模仿真、高温工艺设备等方面的进展，以及如何通过客户导向的设计思路，实现高效成本控制和性能优化。最后展示了公司在车规和工业模块领域的产品平台，以及在嵌入式功率模块方案上的创新。通过这些努力，公司在国产功率模块供应商中占据了领先地位。

中国第一汽车集团有限公司研发总院功率半导体开发主管 林翰东

演讲主题：《碳化硅功率器件的车规级应用及技术需求》

报告摘要：

报告介绍了碳化硅功率器件在汽车领域的应用场景、技术趋势及未来展望。碳化硅作为第三代半导体，在汽车中的应用广泛，且车规级与工业级产品在工况和实验要求上存在显著差异。目前，行业标准尚不完善，需终端用户推动行业变革。碳化硅器件在整车中应用多样，包括电驱逆变器、充电系统、空调压缩机等，且随着技术成熟，未来可能有更多应用场景。报告还讨论了车规级功率器件的封装技术发展需求，强调了低杂散电感、高集成度、良好散热和高可靠性的重要性，并呼吁产业链上下游协同创新，关注器件的可靠性和一致性，以满足终端用户需求。

清软微视（杭州）科技有限公司CEO 周继乐

演讲主题：《AI赋能的化合物半导体缺陷检测技术》

报告摘要：

随着第三代化合物半导体在电子器件制造中的广泛应用，其材料质量对器件性能的影响日益显著。AI技术在这一领域的赋能，使得化合物半导体缺陷检测技术实现了质的飞跃。智能缺陷检测产品不仅能够快速准确地识别可能存在的缺陷，而且通过提高检测效率和准确性，为确保高性能器件的制造成功提供了关键支持。这些技术的应用有助于确保产品质量、提高生产效率，并为材料研究和新技术的发展提供了关键支持。此外，复合衬底和外延检测设备的成像能力，通过AI技术的辅助，能够更精确地确定材料的结构和特性，为后续的工艺和应用提供基础数据。

复旦大学特聘教授 张清纯

演讲主题：《SiC MOSFET 微型化及国内外动态可靠性研究最新进展》

报告摘要：

报告介绍了SiC MOSFET的发展历程、微型化和动态可靠性研究的最新进展。SiC MOSFET已广泛应用于工业、汽车等领域，尤其在充电桩中最为显著。通过在器件设计及制造工艺的优化，1200V SiC MOSFET实现2.1 mΩ·cm2的室温比导通电阻。针对MOSFET的动态可靠性，选取国内外八款SiC MOSFET器件产品，初步评估了在DHTRGB及DHTRB不同条件下，器件的漏电流、阈值电压、导通电阻、击穿电压等关键参数的变化。测试发现部分器件在长期应力下表现出不同程度的性能退化，并对退化机理进行了初步研究。

安森美半导体高级现场应用工程师 周坦然

演讲主题：《碳化硅技术助力低空经济电动出行》