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1、天科合达:砥砺前行谱新篇,助力第三代半导体发展大步向前

2021年2月热点资讯汇编|聚焦第三代半导体前沿

2021年2月9日下午,大兴区委副书记、区长王有国等领导莅临北京天科合达半导体股份有限公司(以下简称“天科合达”),向春节期间在京坚守工作岗位的100多名公司京外员工送来慰问品和新春祝福,并与天科合达管理层亲切座谈,调研天科合达发展状况和第三代半导体碳化硅衬底产业化基地建设情况。2020年,天科合达实现了导电型和半绝缘型碳化硅单晶衬底销售规模大幅增长,2020年12月,天科合达完成新一轮8亿元人民币融资,引入深创投、中金资本、高瓴资本、比亚迪、华润资本、深圳中深新创、屹唐长厚等战略合作伙伴和知名投资机构,有效保障了公司后续项目建设资金。另外,天科合达位于大兴区黄村镇东南工业园区的第三代半导体碳化硅衬底产业化项目总投资9.57亿元,建筑总面积5.52万㎡,项目于2020年8月正式开工建设,目前项目基建部分进展顺利,计划于2022年初建成并使用。该项目建成后,将实现年产12万片碳化硅衬底的产能规模,有效助推北京市第三代半导体产业集聚发展。


2、 深圳基本半导体:打造国际一流碳化硅IDM


作为中国碳化硅功率器件领军企业,基本半导体掌握行业领先的碳化硅核心技术,研发覆盖材料制备、芯片设计、晶圆制造、封装测试、驱动应用等全产业链。通过前瞻布局第三代半导体产业,基本半导体正以排头兵之势,积极投身中国“新基建”事业,为“中国智造”的高速高质量发展保驾护航。

碳化硅材料的升级有赖于终端市场需求提升所带来的支持。需求量增长会带来产业配套资源的大量投入,从而加快产品迭代更新,促进行业向前发展。推进碳化硅产品市场化进度是促进碳化硅材料升级的基础。市场化机制下,会形成优胜劣汰,引导社会资源向头部领域集中,从而推动更多高性能、高质量的产品研发和制造。同时,能够吸引更多的终端客户采用碳化硅这种新材料,提升产销量、拓展应用方向、获取极大的应用数据、推动可靠性能力进步并降低生产制造成本。让整个碳化硅产业链形成正向循环。

基本半导体引进了国内外该领域知名高校的高端人才及行业内有丰富经验和深厚技术能力的专家;原材料供应采用了国内和国外两条完整产业链独立循环的模式,以确保供应链的安全;自建了外延、晶圆和封装的自主生产基地,提升制造工艺能力和产能;对标国际标准、吸收汽车行业的经验,产品以汽车等级的要求设计开发,生产基地完全按照车规标准来建设严格质量控制的车规线。另外,基本半导体还在总部建成了功能强大、符合CNAS标准要求的“碳化硅功率器件工程实验室”。通过这一系列的努力,让基本半导体的技术、产品和供应链能力在行业内具备了较强的领先优势,及与国际头部企业并跑的资格。来源:《化合物半导体》对深圳基本半导体有限公司总经理和巍巍的专访


3、中科钢研半导体项目预计年内投产


2月份,山东莱西中科钢研碳化硅集成电路产业园项目传来新进展。据握得莱西报道,该项目总投资10亿元,占地83亩,建筑面积5.5万平方米,主要产品为4英寸、6英寸碳化硅晶体衬底片,预计年内投产。

2021年2月热点资讯汇编|聚焦第三代半导体前沿

图片来源:魅力莱西


4、英飞凌曹彦飞:2025年碳化硅会达到20%左右市场份额

2021年2月热点资讯汇编|聚焦第三代半导体前沿

“碳达峰和碳中和目标下的汽车与交通转型”国际论坛,英飞凌科技大中华区高级副总裁兼汽车电子事业部负责人曹彦飞发表观点


在2020年,全球半导体的市场规模达到了4330亿美元。在2019年由于全球贸易的波动和一些其他综合因素,有过短暂的下降,但是在刚刚过去的2020年,疫情以及宏观经济的双重挑战之下,半导体行业仍然有5%左右的增长, 未来看,年复合增长率在5.8%左右,其中汽车半导体增长是高于行业的平均增长率的,大概是7%左右。新能源是长期趋势,2025年之前传统燃油车依然还会占据相应的主导地位,当然中间伴随着新能源,包括BEV、PHEV强劲的发展,由此也带来了碳化硅的快速发展期,大概在2025、2026年左右,碳化硅就会达到大概20%左右的市场份额,典型的应用领域包括主逆变器、OBC和DC/DC。


5、碳化硅,十四五研发的热门材料



近期,科技部正在对各种重点专项的计划征求意见。这些是十四五期间,国家投钱的一些地方,还是值得参考以下的。其中,碳化硅这种物质以不同的形态在各个领域中出现,从设备、单晶、陶瓷、外延、器件、应用,是一种不折不扣的热门材料。例如:

在“高性能制造技术与重大装备”重点专项中,涉及到碳化硅半导体设备:

名称:第三代半导体高性能碳化硅单晶制备和外延工艺及成套装备

在“新型显示与战略性电子材料”重点专项中,涉及到碳化硅晶体、器件:

名称:大尺寸SiC单晶衬底制备产业化技术

名称:面向新能源汽车应用的SiC功率电子材料与器件

名称:中高压 SiC 超级结电荷平衡理论研究及器件研制


6、比亚迪:启动碳中和规划研究,推出高性能碳化硅芯片
日前,为积极响应国家“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”目标,推动应对气候变化《巴黎协定》全面有效实施,比亚迪宣布正式启动企业碳中和规划研究,探索新能源汽车行业碳足迹标准。比亚迪针对交通运输领域碳减排,提出给汽车尾气排放做三个“1/3”减法,助力零碳目标。比亚迪推出了高安全刀片电池、高性能碳化硅芯片、高效率DM-i超级混动系统,加速私家车电动化进程,满足公众对绿色出行的美好需求。


7、降损耗,高可靠!东南大学科研团队氮化镓项目再获突破


日前,东南大学电子科学与工程学院孙伟锋教授团队在氮化镓(GaN)功率驱动芯片技术上的最新研究成果成功发表在集成电路设计领域最高级别会议IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)上。

该研究成果为:“A 600V GaN Active Gate Driver with Dynamic Feedback Delay Compensation Technique Achieving 22.5% Turn-on Energy Saving”,是一种针对第三代半导体GaN功率器件栅极控制的延时补偿分段驱动技术,可有效缓解开关损耗和EMI的折衷关系。该论文是中国大陆在ISSCC会议上发表的第一篇关于高压(600V等级)GaN驱动技术的论文。


8、苏州纳米所孙钱团队研制出一种新型氮化镓半导体激光器


III族氮化物半导体是继第一代Si、Ge元素半导体和第二代GaAs、InP化合物半导体之后的第三代半导体,通常又被称为宽禁带半导体。其为直接带隙材料,禁带宽度在0.7 eV (InN)至6.2 eV (AlN)之间连续可调,发光波长覆盖了近红外、可见光到深紫外等波段;其还具有发光效率高、热导率大、化学稳定性好等优点,可用于制作半导体激光器。基于III族氮化物的半导体激光器在激光显示、激光照明、激光通信、材料加工和激光医疗等领域具有重要的应用(图1),因此得到了国内外产业界知名企业和全球顶尖科研机构的广泛关注。

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图1. GaN基激光器的应用场景。

该研究成果以InGaN-based lasers with an inverted ridge waveguide heterogeneously integrated on Si(100)为题发表在ACS Photonics 2020, 7, 2636 (网址链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.0c01061),并被半导体行业权威杂志Semiconductor Today报道(网址链接http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/oct/sinano-151020.shtml)。


9、学术界碳化硅器件技术新进展


在学术界,2021年一个引人注目的SiC头条新闻来自名古屋工业大学的最新研究。该研究小组提出了一种无损测量碳化硅器件中载流子寿命的方法。这是一项重要的成果,因为许多研究人员一直在尝试平衡SiC载流子寿命-在足够的电导率调制(这需要较长的载流子寿命)和开关损耗(需要较短的载流子寿命)之间寻找最佳平衡点。

在过去,这一努力只能通过侵入性技术来测量,需要研究人员真正地切开并分析半导体。

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名古屋工业大学提出的无创载流子寿命测量技术

在他们提出的方法中,研究人员使用激发激光器来创建载流子,并使用带有检测器的探针激光器来测量激发载流子的寿命。有了这种可以进行更简单、非侵入性分析的技术,工程师们终于可以开始对载流子寿命进行微调,以达到传导调制和低开关损耗的完美平衡。这在未来可能会带来新一代更新、更高性能的SiC器件。

另一项SiC进展来自弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)的研究人员,他们最近发现了一种新型的SiC晶体管,由于其高阻断电压,可以直接连接到中压电网。这些新器件与大多数逆变器相反,它们向低压电网供电,但可以使用50赫兹变压器与中压电网耦合。

2021年2月热点资讯汇编|聚焦第三代半导体前沿

弗劳恩霍夫ISE团队创建的250-kVA的逆变器堆栈,其中包括3.3-kv-SiC-晶体管


10、碳化硅全产业链渐入佳境,湖南第三代半导体产业“蓄势待发”


2020年2月,湖南省工信厅印发了《湖南省数字经济发展规划(2020-2025年)》,湖南将推动IGBT、第三代半导体等重大项目,构建完善产品链,促进氮化镓和碳化硅器件制造技术开发,发展器件级、晶圆级封装和系统级测试技术,提升工艺技术水平,加快实现规模化生产能力。

中车时代电气早在2010年左右开始构思SiC芯片,2017年8月,株洲中车时代电气第三代功率半导体器件生产线生产厂房交付使用。同年12月SiC芯片生产线便完成了工艺设备技术调试,2018年1月首批芯片试制成功。2020年,中车时代电气开发出地铁全SiC牵引变流器,同年11月,其 “基于SiC器件的牵引变流器”在第二十二届中国国际高新技术成果交易会上展出,SiC牵引变流器是SiC芯片和模块应用的关键载体,是发挥SiC技术优势和推动下一代器件应用技术变革的关键所在。


11、20亿碳化硅项目落地新疆昌吉!年产8万片


2月20日,昌吉回族自治州举行招商引资项目“云签约”仪式,当日现场签约16个项目,涉及新材料、新能源、商贸物流、农副产品精深加工、文化旅游等多个领域,总投资达93.4亿元。当日签约仪式上,总投资亿元以上的项目有12个,15亿元以上的4个,其中江苏连云港亮晶新材料科技有限公司碳化硅单晶圆芯片项目总投资额20亿元,为当日最大的投资项目。


12、联电首款6.6kW车载充配电单元批产采用SiC MOSFET


2 月 3 日,联合电子首款 6.6kW 车载充配电单元(CharCON)在上海厂顺利批产。6.6kW CharCON 由联合电子完全自主开发,是一款高度集成化的车载电源产品,集成双向车载充电机(OBC)和大功率高压直流转换器(DCDC),其中车载充电机可以实现 6.6kW AC/DC 和 3.3kW DC/AC 的双向转换,高压直流转换器 DCDC 功率达 3kW。联合电子 6.6kW CharCON 采用无桥 PFC 拓扑,并使用 SiC MOSFET(碳化硅)器件,提升了产品效率,峰值效率达到 95.5%,满载效率典型值 >94%。SiC 的应用实现了更低的充电损耗,也提高了产品的热性能和可靠性。


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