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2018“芯集坪山”中国集成电路产业高峰论坛”嘉宾发言干货分享(四)
作者:来源:阅读量:时间:2018-09-26

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【图1:会议现场】



导  读


2018年8月28日,由深圳市坪山区人民政府主办,中国半导体行业协会、集成电路知识产权联盟、深圳第三代半导体研究院特别支持,深圳市国新南方知识产权研究院、北京纲正知识产权中心有限公司承办,中芯国际集成电路制造(深圳)有限公司、深圳华清芯智科技有限公司以及腾讯研究院、比亚迪、创维、迈瑞、金活医药、天珑移动、联建律所和东方富海投资管理有限公司协办的首届“芯集坪山”——中国集成电路产业高峰论坛在深圳博林圣海伦酒店举办,来自全国各地的高校、科研机构、行业协会、领军企业和媒体代表共计近300人参会。


深圳市副市长王立新,坪山区区委常委、常务副区长代金涛做开幕致辞,坪山区人民政府副区长陈华平先生做招商推介及集成电路产业专项政策预报。中国工程院院士倪光南,集成电路知识产权联盟专家委员会主任、国新南方知识产权研究院首席专家吴汉东教授,中芯国际联合首席执行官赵海军等众多知名专家和行业领袖现场发言。本期整合无锡天芯互联科技有限公司总经理孔令文先生,深圳青铜剑科技股份有限公司董事长汪之涵先生,株洲中车时代电气股份有限公司副总工程师、新型功率半导体器件国家重点实验室常务副主任刘国友先生3位嘉宾精彩观点进行分享,以飨读者。



孔令文:从云到端,5G时代SIP(系统集成)技术将迎来更大发展

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【图2:无锡天芯互联科技有限公司总经理孔令文


5G从今年开始建实验区,4G解决不了很多数据问题,其中最典型的是视频交互。这不单指的是电信基础设施,终端的问题也很多,关键在于数据作为最终的用户驱动。硬件的发展制约了摩尔定律,2004年业界提出More Moore方式以来,SIP系统封装已成为先进封装主流,主要用得比较多的是SIP模组,这是相对基础的技术。SIP最终解决的是小型化问题,主要解决更小、可穿戴的(手环、手表)及智能家庭的应用等。


5G跟云管端相连,云端应用技术领域主要是数据中心,以边缘计算为主,它主要关注高性能计算器和散热。再比如最近中国兴起的是挖矿(虚拟货币),封装类型主要是TSV、2.5D硅通孔。


管道主要是高速传输、通信基站,主要是大容量数据高速传输,我们做的主要是大型FPGA,这里会有先进SIP封装。小基站预计也会有很多应用,假设每个人有一个小基站解决,就不需要回到数据中心再出来。


在端方面,可穿戴设备SIP做得比较多。手机有20多个模组,其中有一半是SIP的。大概10-15年前就开始埋芯片到电源,期间技术不断的演进,现在MEMS传感器、生物识别、无线、MPU或者CPU的是封装,都有很多新的在2015-2016年的工艺,这也是目前整个行业的投资热点之一。


汪之涵:碳化硅器件国产化,工艺、材料突破是关键

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【图3:深圳青铜剑科技股份有限公司董事长汪之涵


碳化硅材料相比硅材料在禁带宽度、临界击穿场强、电子饱和漂移速率等方面优势明显,采用碳化硅材料制作的功率半导体器件性能非常优异。从产业发展的角度上看,2014年到2015年是产业的拐点,碳化硅市场的增速大幅提升。截止2016年底,全球有四家公司推出碳化硅MOSFET的商业化产品,包括科锐、罗姆等,而国内公司尚未有量产产品。从国内第三代半导体发展区域来讲,主要是华东、华南、华北三个区域。


从下游市场来看,碳化硅的应用非常广,大功率的应用,像智能电网、轨道交通,小功率的应用,比如家用电器等,都需要用到碳化硅器件。电动汽车是其中非常重要的一个应用,国外一些企业已经在电机控制器中采用碳化硅器件,国内企业未来也会逐步采用。另外一个比较重要的应用是国防军工,很多武器装备对功率密度和温度的要求非常高,而碳化硅的高压、高频和高温特性非常吸引人,美国海军的电磁炮、电磁弹射等领域都用到了碳化硅器件。


从碳化硅器件这几年的发展趋势看,六寸线是未来十年的主流。我们和国外在衬底材料的差距不是特别大,但是器件方面的差距较大。目前我们存在的问题:一是成本,受材料及工艺缺陷限制,制造成品率不高,当然随着产量提升和技术突破,将来它的成本水平相比硅来讲有很多提升的空间;二是芯片可靠性不是特别高,稳定性并没有得到长期的验证;三是器件制造工艺方面有不少需要提升的地方。


我们在2016年和瑞典Ascatron公司合资成立了基本半导体公司,并在瑞典设立了研发中心,主要做两方面的产品,在瑞典做碳化硅外延,在深圳做碳化硅器件。我们可以生产4寸和6寸外延,尤其是250微米以上的厚外延是我们的独特技术。目前650伏和1200伏的二极管产品已经量产,1万伏的二极管在客户处进行测试,1200伏的MOSFET即将发布。未来随着设计和工艺的提升,我们希望碳化硅芯片的电压、电流指标不断提升,逐步达到和硅基IGBT一样的功率等级,最终超越硅基器件的性能。


刘国友:新能源汽车领域功率半导体机遇与挑战并存

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【图4:株洲中车时代电气股份有限公司副总工程师、新型功率半导体器件国家重点实验室常务副主任刘国友


新能源汽车是国内半导体器件未来很有潜力的市场。中国作为新能源汽车最大的市场,占全球40%的份额。2017年,国内有将近60万台,2020年可能突破200万台。新能源汽车对电机的控制,核心是电流、电压的器件。当前主流的是IGBT,经过三十年的发展后,电流电压等级都有了很大的提升,最大芯片容量已超过兆瓦级功率,这已经是非常好的器件。


但与其他领域的应用不一样,新能源汽车用IGBT有很多特殊的需求,如低损耗、高密度、高可靠性、低成本等。 随着新能源汽车技术的发展,对半导体技术的要求也越来越高,未来在功率密度、工作温度、功能集成等几个方面都需要不断改进。目前在发展的一些技术包括:通过对FRD阴极载流子分布控制使芯片性能得到更好的发挥,通过芯片封装工艺提高其导热性、工作损耗能力,通过沟槽精细化的技术进一步提升密度、降低功耗等。


此外,在材料方面用碳化硅材料替代硅材料,提升工作频率和工作稳定性。碳化硅是一种非常好的功率半导体材料,随着温度的升高,其开关损耗的变化很小,非常适合新能源汽车在城市道路上的行驶。SiC Mosfet比Si IGBT有更低的频率和损耗。基于碳化硅技术,我们开发了碳化硅器件和全套碳化硅模块,满足汽车、高铁及电网的需求。


目前国外公司在汽车功率芯片、封装技术上优势明显。国内汽车IGBT的产业痛点是IP、技术、应用经验和市场接受度,汽车IGBT产品验证、导入期非常长,一般是6年,最短3年。为了形成中国特色的IGBT产业链,建立完整产业链的商业模式,我们必须加上应用、产学研及产业链国产化,加上自主技术需求的产品进程,形成基于创新链、产业链、经营链、政策和人才等完整的产业生态。