揭秘宽禁带器件检测要点？

量产前这一步至关重要！

幻实（主播） 

本期节目我们邀请到西安众力为半导体科技有限公司的技术负责人、CEO罗景涛罗博士，请罗博士跟大家打个招呼。

罗景涛（嘉宾） 

大家好，我是来自西安众力为半导体科技有限公司的罗景涛。

幻实（主播）

您公司具体在什么赛道上呢？

罗景涛（嘉宾） 

我们目前主要有两块业务，其一是做第三方的功率器件检测实验室，另一块就是做功率器件的检测设备。我们是国家级CNAS（中国合格评定国家认可委员会）资质的实验室，主要业务就是针对功率器件设计企业，高校科研项目等提供IQC检测等实验服务。

另外，我们从2021年开始自主研发了测试设备，因为一开始我们有实验的需求，所以我们自己做了设备，后面我们发现设备做出来之后，也有客户愿意购买，所以我们就把设备的这块业务重视起来。

幻实（主播） 

在芯片的哪个环节会用到您提到的实验室测试服务？

罗景涛（嘉宾） 

我们目前主要服务与芯片设计企业。现在宽禁带半导体器件非常火，做碳化硅的企业在行业里也很多，他们设计出新的碳化硅器件之后，需要评测它的电特性、热特性，包括可靠性等特性，这个时候我们实验室就会去介入，相当于在客户的研发阶段对产品进行一个全面的评估。

我们能对产品有一个比较客观的实验结果判定，然后告知客户被测产品是否合格亦或是存在不足。

幻实（主播）

其实在很多芯片设计公司配的测试工程师不是特别多，产品测试很多时候是匆忙完成，可能这就为以后批量出货埋下了不确定风险。所以你们的实验室可以相对系统性解决这个问题。你们现在主要布局在哪些领域？

罗景涛（嘉宾） 

我们主要布局在宽禁带功率器件，包括现在比较热的碳化硅、氮化镓等SBD（热载流子二极管）和MOS；另外，我们实验室现在也在做车规芯片的检测平台。

碳化硅最大的应用场景就是电动汽车，芯片要“上车”的话，就必须按照 AEC-Q101的车规检测标准去做实验认证。所以我们实验室相对从配备来说，还是有一定的实力。

揭秘宽禁带器件检测要点？

幻实（主播） 

所以你们是可以做车规验证，给出车规测评报告，做到这个程度也要具备一些基础才可以实现。

从您介绍的宽禁带作为一个业务方向来说，能不能具体给我们讲讲像宽禁带的器件，它有什么样的要点需要在测试的时候去额外关注？

罗景涛（嘉宾） 

确实很多人也想了解得更深入一些。正如您所说，硅和现在的宽禁带确实还有一些差异。

以碳化硅和硅基的MOS举例，首先，很明显的特征就是它的芯片面积减少了很多。大概就是在相同的电场强度下，我的碳化硅面积甚至可以做到硅面积的1/10，面积小了之后相应的过热问题就是第一大需要解决的问题。这时候我们就需要一些热评测的手段，比如我们可以做一些热阻测试、功率循环测试，来验证如此小的芯片在采用一些先进的封装结构后，它的热特性是怎样的。

其次，碳化硅本身的一些材料特性决定了它的频率相对来说会很高，频率高的话，如果用在比如开关电源，或者一些高速高频的电路上，它的一些损耗就会被放大。

另外，我们测常规的硅基MOS，它的一个分立器件的开关时间可能在几十纳秒左右，但是碳化硅的迁移率会非常高，所以它的开关时间就会非常快。

幻实（主播）

做这种特色器件和常规器件确实还是存在一些区别。您刚刚提到你们公司还做设备，这个路线是自己先用，用的好之后也有人买。具体是什么设备？是解决什么问题呢？

罗景涛（嘉宾）

其实我们目前还是针对功率器件在展开做一些相应的检测设备。

现在行业里有一些公司做类似功率器件的检测设备，但是很多人在用的时候可能会发现存在灵活性不好等问题，况且我们很多客户的研究性测试对设备的要求更高，因此我们就想自己尝试开发这种设备，来满足我们客户的需求。

据此，我们目前研发了碳化硅功率器件的动态测试系统，碳化硅二极管的浪涌测试系统、宽禁带功率器件的雪崩测试系统等等，这次我们把最新的一台氮化镓HEMT器件的动态参数测试系统带到了展会上，它目前在国产行业里应该是史无前例的。

幻实（主播）

这款设备能不能请您再展开介绍一下，包括它的竞争性、产品价值等。

罗景涛（嘉宾） 

虽然氮化镓的HEMT器件相对碳化硅来说起步晚了点，但是现在氮化镓的HEMT器件的势头非常迅猛，所以对于氮化镓器件的生产厂家来说，评测氮化镓器件的紧迫性也是非常强烈的。

氮化镓器件的特性和碳化硅又不一样。比如氮化镓频率比碳化硅会高很多，所以它的开关时间相对碳化硅来说又升级了，想要捕捉更快的量级的开关时间参数，我们需要做更多的工作。比方说我们如何去做电压、电流的取样，如何防止信号的干扰，这些都是很大的难点。

其次，还有一个问题就是氮化镓的导电机理和碳化硅不一样，它不是电子在导电，它是异质结界面的二维电子气，这个器件在实际应用场景里就会表现出来一些所谓的动态特性。

 

二维电子气是用量子限制等物理方法使电子群在一个方向上的运动被局限于一个很小的范围内,而在另外二个方向上可以自由运动的系统称为二维电子系。如果系统中电子密度较低,则称为二维电子气。

有一个参数叫做动态电阻，这是非常受很多FAE工程师关注的一个参数。如果想要有效的评测这个参数，从行业的测试标准上来说，大家一直在研讨，我们也有幸参与了三代半联盟（第三代半导体产业技术创新战略联盟）的制标工作，所以我们算是走在前沿，比较早地了解到行业对氮化镓器件动态电子的测试需求，因此我们制造了这台设备，制造出来后也和高校方进行了技术研讨，他们对氮化镓器件应用场景的模拟测试又提出了一些新的要求。所以我们这台设备既结合了行业最新标准发布的氮化镓动态电子的测试方式，同时又结合了对材料机理的研究，通过软硬件结合的方式，在我们这个系统里体现出来。

 

揭秘测试测量设备国产化的必由之路

幻实（主播） 
说它史无前例，是因为海外没有这样的设备吗？

罗景涛（嘉宾） 
目前可以这样说，我们是早于海外市场发布的，并且我们也推给了两个客户。第一个就是北方工业大学的北京照明实验室；第二个就是郑老师组，他们研究氮化镓，所以也非常希望能有效地去评测动态电阻。据我所知，做出来并在行业里被认可，而且能在客户端测出数据的我们应该是第一家。

幻实（主播） 
这个进步确实非常不容易，因为测试测量设备很多都是国际大厂在制造，比如是德科技、罗德与施瓦茨等等，这些大厂都比我们多沉淀很多年，你们能够在这么短的时间内创立出这样的公司，我觉得已经很不容易了。这些是眼前取得的一个基本面，最后想再问问您，关于未来您有什么规划吗？

罗景涛（嘉宾） 
首先，我觉得现在的国产化设备还是有很长的路需要去走，也需要我们整个行业从这个产品设计、定义，包括设备的开发去进行有效地评测，然后，在应用端能很好地去反馈器件的一些使用状态。我觉得现在所做的事情能够有效地促进行业发展，所以我个人对这个事是非常认可的。

其次，国家现在也提出了国产化的要求，我们选择做宽禁带功率器件检测设备的赛道也和国产化的要求紧密结合，因此，我们一定会在这个领域继续扎根，争取把我们的产品做做得更好，让客户越来越认可，同时能很好地反馈到我们的器件研发端，对研发进行反向的促进改善。

 

随着新能源汽车、光伏发电以及电池储能系统等领域快速地发展，同时也带动着上游功率半导体产品需求的快速增长，以第三代半导体器件为核心的功率半导体器件更是突飞猛进。在半导体功率器件行业的飞速发展的同时，从半导体功率器件的设计、研发、生产、以及使用，都需要进行相应的电参数测试，解决设计问题并缩短开发周期。半导体测试设备是完成芯片设计验证、晶圆制造、封装测试环节和半导体应用环节的技术关键。

编辑：黄飞