博世：新一代碳化硅技術(shù)助力智慧出行

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.