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回顾“宽禁带功率半导体的器件与模块的应用和测试方案” 在线研讨会

2021/2/2 10:27:19      材料来源:CSC化合物半导体

功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等,已被广泛应用于消费电子、工业制造、电力输配、交通运输、航空航天、新能源及军工等重点领域。根据估计2020年全球宽禁带功率半导体器件市场规模约为8亿美元左右,随着新能源汽车、快充等市场的驱动,2030年市场规模将增至250亿美元以上。新型宽禁带功率模块的设计与制备,可以大大拓展分立器件的性能与应用,并显着提升其效率和性能。
 
在宽禁带半导体功率器件及模块行业突飞猛进的同时,对应的测试行业也得到了飞速的发展。因宽禁带半导体器件及模块大大扩展了测试分布的区间,如高压高速测试,这就对器件就模块的测试工具及技术提出了非常严苛的挑战。
 
正是在这样的背景和需求下,《化合物半导体》于1月27日主办了“宽禁带功率半导体的器件与模块的应用和测试方案”在线研讨会,并得到了德科技和CREE的联合赞助。此次研讨会共有近700名业内人士在线观看,许多人都在直播间发现了老朋友,人均观看时长约一个半小时,足见会议内容的吸引力。
 
 
本次会议主体由两场专题演讲和一场圆桌论坛构成。让我们来一起回顾一下吧:
 
两场专题演讲融智聚力 解锁核心技术要素
 
  • 应对射频及功率半导体测试的挑战
 
这是是德科技高级应用工程师于洋先生带来的专题演讲。众所周知,以SiC和GaN为主要发展方向的第三代半导体在中国正进行着蓬勃的发展,而如何对功率半导体进行有效的参数表征及测试成为每一位功率半导体设计人员面临的难题,测试方法和效果的好坏直接决定了设计器件的性能。在这次演讲中,于洋先生将是德科技最新的功率半导体从仿真到测试的全套方案都做了比较介绍,包括功率半导体的静态参数测试、动态参数测试和脉冲测试方案,干货满满,相信参会的工程师们都获得了不少启发,在今后的工作中提高设计及测试的效率,获得更好的结果。
 
于洋先生正在演讲中
 
  • 新型Wolfspeed WolfPACK SiC功率模块赋能应用
 
这是Cree | Wolfspeed华中区FAE黄宵驳先生带来的本次会议第二场专题演讲的题目。他谈到,电动汽车充电桩、光伏、储能、UPS等应用对电力电子效率的要求越来越高,同时也要求更小的体积和重量。而与Si相比,采用SiC基功率解决方案,可助力开发出更快速、更小型、更轻量、更强大的系统。他着重介绍了Wolfspeed最新发布的工业级Wolfspeed WolfPACK SiC功率模块,相比传统的分立器件以及大电流/功率的模块,Wolfspeed WolfPACK模块提供业界领先的效率,助力实现功率密度的最大化,并在标准尺寸内简化设计,降低系统复杂度,减少系统成本,显着加快新一代技术的生产和推出,为电动汽车充电桩、光伏、储能、UPS等应用带来更多的解决方案选择,并开启性能新时代。
 
黄宵驳先生正在演讲中
 
五位大咖亲临圆桌论坛 线上“头脑风暴”精彩不打折
 
本次圆桌论坛主题是“宽禁带功率半导体技术态势与产业瓶颈”,由宽禁带半导体联盟秘书长、《化合物半导体》杂志主编陆敏博士主持,除了先前作专题演讲的两位嘉宾,一同参会讨论的还有西安电子科技大学微电子学院院长、西电芜湖研究院院长、“宽带隙半导体技术”国防重点实验室主任张玉明博士,IEEE高级会员、忱芯科技(上海)有限公司总经理毛赛君博士,和深圳基本半导体有限公司技术营销总监魏炜。五位嘉宾紧扣主题进行了近一个小时热烈的讨论,好不过瘾!
 
陆敏博士正在提问中
 
陆敏博士首先提出了第一个系列问题:宽禁带半导体技术现今应用情况(针对碳化硅及氮化镓等不同技术,主要应用场景及市占率)及将来发展趋势如何?最快渗透的领域及市场最大的领域分别在何处?以及国内外主要差距在哪里?
 
基本半导体的魏炜先生首先以IGBT的发展为参照回答了SiC发展趋势这一问题,并提出汽车主驱应用是下一个爆发点。他认为国内外的主要差距在晶圆厂的工艺水平,但他也很乐观,认为国内会很快跨越这一差距。是德科技的于洋先生随后又从新能源汽车应用的角度对这一问题进行了补充。
 
第二个系列问题随后提出:纵观国际宽禁带半导体产业链,请问目前影响该技术市场渗透的主要产业瓶颈是什么?国内和国外产业瓶颈有什么异同?产业界、学术界或者政府应当如何应对或者解决这一瓶颈问题?
 
张玉明院长对这一系列问题进行了回答。他认为影响SiC市场渗透的原因既有技术方面的因素,也有价格方面的因素。国内在这块核心技术、核心产品方面还有欠缺,需要企业家静下心来做产品,学术界要认真做技术的开发,政府应该给予更多的支持,同时媒体不要把这块炒得太热,还是要冷静踏实地向前迈进。
 
第三个问题:宽禁带测试技术,高频高压区域,需要增加模块还是全新的设备?是否兼容硅器件测试?影响测试准确性的核心问题在哪里?研究型及量产设备的不同?片上在位测试及封装后测试的不同?

于洋先生对这一系列的问题进行了回答。由于是德科技很早就有预见和布局,因此他们的设备目前都可以满足相关技术的需要。也是兼容硅器件测试的。他认为测量系统的寄生参数是影响测试准确性的重要因素,另外测量速度和精度是一对矛盾,如何在提高速度的情况下保证测量准确性也是一个挑战。研究型设备更考虑性能,量产设备更注重效率,一般是点测而非曲线类测量。片上在位测试及封装后测试的内容上说大同小异,形式上则差别较大,片上测试相对挑战更多,难度更大,需要的花费更多。但两种方式各有优缺点,片上测试动态参数测量不便,但测量器件温度特性时更有优势。魏炜先生对测试中的痛点进行了补充。张玉明院长提出宽禁带器件测试设备要做到高抑制寄生电容布局布线技术,采用新型隔离技术以保证回路高频电压的捕获,电流信号的采样带宽要求更高。
 
最后一个问题是:驱动问题一直是宽禁带器件应用的一个挑战,如何有效解决?是否有化不利为有利的潜能?驱动与器件集成状况如何?有哪些技术途径和方案?
 
毛赛君博士对这一问题进行了回答。他提到早在五六年前,美国的一些公司就将氮化镓器件和驱动IC集成在一起,SiC由于速度还没有GaN那么大,所以目前还是离散驱动方式,但将来速度提升之后,也可能将驱动IC和功率芯片做集成。他说到驱动不能成为芯片开关的瓶颈,因此要做到高速高带宽,以充分发挥材料的性能;由于SiC的芯片面积相比Si要小很多,耐短路能力也小一些,因此对驱动回路设计等各个方面要考虑更多。之后魏炜先生和张院长也对这一问题做了精彩的补充回答。
 
有奖问答高潮迭起 超值体验引爆全场
 
整个研讨会进行过程中,现场提问区与公共聊天区都有大量听众提问,问题如:“在小型大容量芯片中具体涉及到芯片热管理方面有什么有效的方案?”“现在SiC衬底对大陆禁运吗?”“单颗SiC芯片峰值功率工作时,功率有多大?有多少热量散发?”等等,会议现场的演讲老师们及幕后的助教老师们都一一对这些提问进行了收集、回复,部分问题还放在圆桌会议上让专家们进行了讨论。除了知识的收获,还有三位幸运观众抽中了精美养生壶!
 
到会议结束时,许多观众仍恋恋不舍,询问工作人员演讲能否回放,想要再反复观看,仔细地消化吸收呢!会务组也贴心地为所有参会人组建了相关讨论群,并联合几位专家讲师共同整理了一本宽禁带功率半导体技术论文集,每位参会的观众都能免费领取。《化合物半导体》杂志愿在产业进步的道路上贡献自己的一份力量!
 
 
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