7月3日,2020慕尼黑上海電子展盛大開幕,作為慕尼黑展唯一的視頻直播合作方,電子發(fā)燒友網(wǎng)在展會期間,通過現(xiàn)場直播方式采訪了物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等領(lǐng)域內(nèi)眾多企業(yè),就相關(guān)的行業(yè)、技術(shù)、市場和產(chǎn)品等話題進(jìn)行了廣泛的交流。
博世作為在汽車與智能交通領(lǐng)域深耕多年的產(chǎn)業(yè)巨擘,在家居和工業(yè)領(lǐng)域也能看到他們的身影。在智慧出行的迅速推行下,博世提出了哪些革新技術(shù)和解決方案呢?電子發(fā)燒友獨(dú)家采訪了博世碳化硅產(chǎn)品經(jīng)理朱曉鋒,由他來為我們解惑碳化硅是如何助力智慧出行的。
博世碳化硅產(chǎn)品經(jīng)理 朱曉鋒
貴司對于2020年本土碳化硅市場前景有何看法?
朱曉鋒: 受到高效電源、電動(dòng)汽車等行業(yè)快速發(fā)展的驅(qū)動(dòng),國家政策的傾向和扶持,這些因素加快了碳化硅的市場化進(jìn)程。大約從2015年開始,國家“大基金”一期已經(jīng)開始投資部分碳化硅相關(guān)的上下游企業(yè)。地方政府和民間投資也開始頻繁地參與其中。而且,半導(dǎo)體作為國家戰(zhàn)略,第三代半導(dǎo)體的發(fā)展變得越來越重要。
對于碳化硅未來市場,我們判斷,首先會在工業(yè)領(lǐng)域(光伏、UPS、電力電子)推廣,汽車因?yàn)橛泄δ馨踩约膀?yàn)證的要求,廣泛共識是稍晚于工業(yè)領(lǐng)域,碳化硅將在2023年至2025年在汽車領(lǐng)域進(jìn)入高速發(fā)展期,主要產(chǎn)品以二極管和場效應(yīng)管為主。2025年以后進(jìn)入成熟期,功率模塊將成為主要產(chǎn)品(基于銷售額)。電動(dòng)汽車及相關(guān)領(lǐng)域是碳化硅最大的市場之一。
電子發(fā)燒友編輯 周凱揚(yáng)(左) 博世碳化硅產(chǎn)品經(jīng)理 朱曉鋒(右)
相對傳統(tǒng)硅基產(chǎn)品,碳化硅材料有何優(yōu)勢?
朱曉鋒:碳化硅作為新型的第三代半導(dǎo)體材料之一,在過去幾年當(dāng)中受到了越來越多的關(guān)注。碳化硅相比于傳統(tǒng)的硅基材料,它具有高臨界擊穿電場、高電子遷移率等明顯的優(yōu)勢,是制造高壓、高溫、抗輻照功率半導(dǎo)體器件的優(yōu)良半導(dǎo)體材料,也是目前綜合性能最好、商品化程度最高、技術(shù)最成熟的第三代半導(dǎo)體材料。 詳細(xì)來講,與硅材料的物理性能對比,主要特性包括:(1)臨界擊穿電場強(qiáng)度是硅材料近10倍;(2)熱導(dǎo)率高,超過硅材料的3倍;(3)飽和電子漂移速度高,是硅材料的2倍;(4)抗輻照和化學(xué)穩(wěn)定性更好。
目前碳化硅產(chǎn)品市場化量產(chǎn)的主要阻礙是什么?
朱曉鋒:目前阻礙碳化硅量產(chǎn)的主要是價(jià)格和技術(shù)兩個(gè)方面。
價(jià)格方面來說,晶圓(wafer)成本是最重要因素,現(xiàn)階段晶圓成本占到功率器件成本的50%左右,主要的晶圓供應(yīng)又集中在少數(shù)幾家國外公司,訂單供不應(yīng)求,以及現(xiàn)有晶圓片尺寸偏?。ㄖ饕?-6英寸),造成成本居高不下。現(xiàn)在國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)開始重視并且加大在晶圓研發(fā)和生產(chǎn)方面的投入。
從技術(shù)層面,走的是由易到難,逐步發(fā)展的過程,大多數(shù)公司從二極管到MOSFET,功率模塊,從工業(yè)級到汽車級。在這個(gè)過程中,會遇到比較多的技術(shù)問題,舉兩個(gè)例子:目前制約碳化硅汽車級模塊發(fā)展的技術(shù)瓶頸,比如傳統(tǒng)封裝用于碳化硅時(shí),耐久性和可靠性都有待改善。對于不同客戶要求需要獨(dú)立設(shè)計(jì),測試,驗(yàn)證。再比如,汽車級碳化硅器件要滿足AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn),但是實(shí)際案例中客戶需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
貴司在碳化硅領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢在哪些方面?
朱曉鋒:博世作為全球領(lǐng)先的汽車技術(shù)供應(yīng)商,深厚的汽車電子技術(shù)積累是博世很大的財(cái)富。博世擁有超過50年的汽車半導(dǎo)體經(jīng)驗(yàn)以及覆蓋全價(jià)值鏈的研發(fā)和供應(yīng)商體系,同時(shí)擁有汽車標(biāo)準(zhǔn)級的硅晶圓工廠和對于汽車客戶的快速響應(yīng)能力,博世參與到汽車級碳化硅領(lǐng)域,將積極推動(dòng)縮短技術(shù)摸索,提高產(chǎn)品性能上限。助力碳化硅在汽車領(lǐng)域更早的實(shí)現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn)。
對于汽車領(lǐng)域來說,在碳化硅技術(shù)的助力下可以突破何種技術(shù)限制?
朱曉鋒:正因?yàn)榍懊嫣岬降奶蓟璧奶攸c(diǎn),使得:(1)更低的阻抗,帶來更小尺寸的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和更高的效率;(2)更高頻率的運(yùn)行,能讓被動(dòng)元器件做得更小;(3)能在更高溫度下運(yùn)行,意味著冷卻系統(tǒng)可以更簡單;(4)更高的效率,可以提高電池效率,縮短充電時(shí)間。
總體來說,碳化硅在汽車領(lǐng)域,尤其是在新能源車的使用大有可為,不僅符合國家未來的發(fā)展要求和趨勢,,還可以降低零部件系統(tǒng)的復(fù)雜性,進(jìn)而減小產(chǎn)品尺寸。同時(shí)進(jìn)一步提高車輛的整體可靠性,穩(wěn)定性,提升效率,降低能量損耗,提升大約6%的行駛里程。目前碳化硅在新能源汽車及相關(guān)領(lǐng)域里被逐漸應(yīng)用于各類車載充電器、直流-直流轉(zhuǎn)換器和逆變器中,來替換傳統(tǒng)的硅基功率器件.
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