英飞凌零碳工业功率事业部：做更可靠的SiC解决方案提供商

 

英飞凌作为全球功率半导体市场绝对的领军者，对全球“减碳”事业的探索也一直走在前列。2023年4月，英飞凌还将工业功率控制事业部正式更名为零碳工业功率（GIP,Green Industrial Power）事业部，也可以看出英飞凌继续加码绿色能源市场的决心和信心。

 

SiC作为英飞凌减碳事业的关键产品，一直以来英飞凌对SiC产品在多个关键应用市场推进付出了诸多努力。同时，英飞凌也坚定看好SiC的发展前景，2024年，英飞凌还将发布多款碳化硅产品和新一代碳化硅技术。

 

本次我们邀请到英飞凌科技零碳工业功率事业部大中华区产品总监王丹先生，给我们分享一下英飞凌SiC产品在零碳工业市场的探索进展与计划：

 

 

 

 

Q1

英飞凌目前工业市场应用的CoolSiC芯片技术迭代现状，以及可靠性表现？

 

A：碳化硅MOSFET在材料与器件特性上不同于传统硅，如何保证性能和可靠性的平衡是所有厂家需要面对的首要问题。英飞凌M1H CoolSiC MOSFET非对称沟槽栅提供性能与可靠性的最优折衷设计。
 

 

作为沟槽栅技术的倡导者和先行者，英飞凌CoolSiC MOSFET采用非对称沟槽栅结构，这一创新的技术很好解决了栅极氧化层的可靠性问题，也提高了SiC MOSFET的性能，而且使得每个晶圆可以比平面栅多产出30%的芯片，在成本和性能上保持持续的竞争优势。

 

 

 

新推出的增强型M1H碳化硅（SiC）MOSFET芯片，进一步改善了栅氧化层质量，使得阈值漂移可以忽略不计，并且显著拓宽了栅极电压窗口。M1H芯片的阈值电压约4.5V，具有非常低的米勒电容，能够有效抑制寄生导通现象，增加可靠性。

 

英飞凌CoolSiC芯片技术性能上的优势，使变换器的设计可以变得更有效率，单个逆变器的额定功率得以进一步提高，从而降低整体系统成本。

 

Q2

碳化硅渗透率持续走高，英飞凌碳化硅产品在工业市场的出货占比及趋势预测如何？

 

A：我们预计到2030年，SiC的市场规模将增长至约200亿欧元。届时，英飞凌将占据全球30%的SiC市场份额，其中工业和汽车应用市场的占比预计将各为50%。
 

 

Q3

目前碳化硅1200V市场英飞凌正在高速渗透，可否介绍下对于电压要求等级更高的市场（如3300V）需求何时会推出量产产品，如何看待高压市场的碳化硅需求？

 

A：光伏，电动汽车，储能充电等电力电子系统向更高电压发展已经成为行业的必然趋势，这对半导体器件也提出了高耐压要求。

 

相比于硅基高压器件，碳化硅开关器件拥有更高的频率和更小的导通电阻以及开关损耗，在大功率或超大功率应用领域有着天然的应用优势，也必将伴随着应用的发展向着更高的电压等级蓄力发展。

 

英飞凌在碳化硅芯片技术、器件设计和应用上积累了20多年丰富经验和创新的技术，并且不断推陈出新，推出更高电压等级的SiC功率器件，在工业级与车规级解决方案并行发力，横跨600V至3300V规格。

 

自2022年2000V CoolSiC MOSFET推出Easy3B封装的功率模块，今年2000V MOSFET模块系列新添全新工业标准封装产品——62mm CoolSiC MOSFET 2000V M1H产品。

 

 

此外，2023年英飞凌推出3.3kV XHP2 CoolSiC MOSFET功率模块，专门针对牵引应用量身定制。该模块不仅满足牵引等苛刻的运行条件，而且可使列车电机和变频器的总能耗降低10%，有助于打造更环保、更安静的列车。这些特性对于未来的列车交通极其重要。

 

正是由于SiC MOSFET的出色性能，其在光伏逆变器、UPS、ESS、电动汽车充电、燃料电池、电机驱动和电动汽车等领域都有越来越广泛的应用。

 

Q4

产能问题是否还是当前影响市场应用的主要问题？英飞凌在碳化硅产品供应链布局上做了哪些调整？

 

A：过去的三四年里，晶圆供应短缺一直是制约宽禁带半导体产业发展的重大瓶颈之一。面对不断增长的市场需求，包括英飞凌在内的众多重量级玩家已经意识到必须扩大投资，以支持供应链建设。

 

英飞凌旨在成为行业最具竞争力的SiC技术提供商，目标到2030年之前，在全球碳化硅市场中所占的份额提高到30%，碳化硅年收入超70亿欧元。

 

2023年，英飞凌投资50亿欧元在马来西亚建造全球最大的8英寸碳化硅功率晶圆厂；对菲拉赫工厂现有硅设备进行改造，将现有的150毫米和200毫米硅生产线转换为碳化硅和氮化镓生产线中心。

 

此外，英飞凌与包括天岳先进和天科合达在内的6家SiC供应商签订了晶圆和晶锭供应供货协议，确保供应链高效安全，蓄足力量迎接碳化硅市场的强劲增长，巩固SiC技术和规模方面的领先地位。

 

Q5

工业端客户对成本更加看重，以光伏市场为例，国内碳化硅产品供货价格竞争激烈，英飞凌如何在客户端构建高竞争壁垒？

 

A：坚持技术创新：英飞凌作为以创新为立命之本的半导体企业，长久以来，一直践行以技术创新驱动产品创新，以产品创新驱动应用创新的理念。

 

作为功率半导体的行业领导者，英飞凌连续20年蝉联全球功率半导体市场占有率第一的殊荣，并且不断加码第三代半导体，从硅，碳化硅到氮化镓，英飞凌在所有材料和技术的功率系统领域处于领先地位，通过技术创新和差异化产品在市场中保持领先地位。

 

坚持客户导向：半导体技的产品创新与应用创新以前所未有的方式在加速的融合，共同迭代成长。英飞凌始终与客户紧密站在一起，倾听客户的声音，与客户一起设计领先的方案，共同参与新兴应用的早期开发，推出更多满足客户需求的产品，助力他们成为本土市场的技术引领者。

 

坚持长期主义：英飞凌秉持长期主义的经营理念，顺应全球低碳化和数字化两大方向，积极布局消费电子、能源、汽车三个板块的长期发展，从原材料的供应到生产流程的优化，多管齐下，我们全面把控生产流程，确保供应链的长期安全可靠。立足长远的技术路线，优质可靠的质量保证，形成差异化的，规模化的竞争优势，从容应对市场的机遇和挑战。

 

Q6

碳化硅目前在工业端不同市场应用节奏不同，除光伏市场外，英飞凌还看好哪些应用市场？哪些产品赋能客户应用设计升级？

 

A：SiC器件的应用潜力贯穿于整个能源转换链，可为交通、新能源发电、储能、数据中心等应用场景中提供能效提升的潜力。

 

以光伏为例，采用英飞凌CoolSiC系列的碳化硅MOSFET，在重量不变的前提下，可以将组串式逆变器的功率翻倍。高温工作时的效率下降现象也会因为碳化硅器件的使用而大大改善。

 

而在储能系统中，电池是主要成本担当，如果从超级结MOSFET切换到1200V的碳化硅MOSFET，可以降低电池损耗，在不增加电池尺寸的前提下提升电池电量。

 

此外，CoolSiC MOSFET可减小工业电源的系统尺寸，使全天候运行的不间断电源系统能耗大幅降低。

 

而面向电动汽车充电桩应用，英飞凌碳化硅产品得益于其高功率密度的优势，器件数量较同类硅解决方案减少了一半，可以实现更高的充电效率。

 

英飞凌提倡“从产品到系统”的战略方针，但从产品技术到解决方案，是一项庞大的系统工程，并非仅靠一己之力就能顺利实现，只有通过与客户的紧密合作，深耕于对客户的理解，才能够解决客户系统面临的问题，帮助客户的系统实现最优。也只有这样，才能真正设计出既有创新力，又被市场认可的产品。

 

Q7

2023年初，英飞凌重新命名了工业应用部门，可以介绍下GIP主要面对的市场客户及部门使命吗？

 

A：英飞凌是唯一一家在能源效率方面，可以面向发电、输电、配电和储能领域提供完整产品和系统解决方案的功率半导体公司，应用领域非常广泛，覆盖发电、储能、电力传输、家电、工业驱动、工业电源供应、工业机器人、工业车辆、牵引等，在能源转换链的每个环节都必不可少。

 

英飞凌致力于为世界注入无限绿色能源，让每一个人都能随时随地获取所需的能源。2023年4月，工业功率控制（IPC，Industry Power Control）事业部正式更名为零碳工业功率（GIP,Green Industrial Power）事业部，也可以看出英飞凌继续加码绿色能源市场的决心和信心。

 

英飞凌在风能和太阳能领域处于领先地位，公司的功率半导体为整个能源转换链树立了很高的效率标准。未来，英飞凌将继续凭借广泛的产品组合和技术，以及在功率半导体、软件和服务方面的前沿专业知识和经验丰富的全球团队，助力社会绿色转型，推动整个行业、社会迈向净零排放、实现双碳目标。

 

Q8

2024年会有新的碳化硅产品推出计划吗？

 

A：2024年，英飞凌碳化硅产品将有重磅产品发布。此外，英飞凌下一代碳化硅技术也将在2024年有更详细的披露，敬请期待！

 

 

写在最后：

 

可以看出英飞凌对碳化硅发展前景寄予厚望，并信心十足。从碳化硅产业链布局上看，英飞凌在产品、产能、应用等方面正在全面渗透并逐步提升碳化硅半导体技术和产品组合以及产能，为即将迎来爆发的市场做了充足准备！