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性能与成本优势凸显,英嘉通带来第三代半导体器件
充电头网

2025年6月13日,充电头网举办的2025碳化硅大会顺利落幕,本次线上研讨会邀请到英嘉通功率应用总监刘亮为大家带来精彩演讲。

本场研讨会中,刘亮借助“倚天屠龙,谁与争锋 英嘉通SiC和GaN功率介绍”为主题,通过分享英嘉通量产路线图与实际对比,强调英嘉通旗下氮化镓和碳化硅这两种宽禁带半导体材料在多领域的应用优势。

刘亮先行分析三代半功率器件技术路线,并表示第三代功率半导体相较于传统硅器件,其性能优势更大,在高频、高功率场景表现更为出色,已经全面渗透消费级、工业级以及车规级市场。

目前,碳化硅器件主要以平面型和沟槽型两种结构,目前国内厂商以平面型为主,且技术成熟,应用可靠,而英飞凌、罗姆等部分海外企业则有差异化的沟槽型器件。

相较于碳化硅的垂直结构,氮化镓器件则以水平结构为主。其中E-mode器件主要采用p-type gate技术,而D-mode器件需与低压硅MOS组成Cascode实现增强型工作模式。

在往年市场预测中,预计2029年碳化硅器件市场将达到100亿美金,占功率器件市场的三分之一。另外,碳化硅现已经逐步替代电动汽车中常用的IGBT,并已经占据主导地位,并有向其他市场渗透的趋势。

而氮化镓市场规模相对较小,预计2029年市场规模达20亿美金,仅为碳化硅的五分之一。目前氮化镓主要面向消费级市场,但也将逐步扩展到更多应用领域。

在以往的概念中,碳化硅主要适合1200V此类千伏高压应用场景,而氮化镓主导650V以下的消费电子市场。

而如今,两者的应用边界逐步扩展,随技术优势、产能优势以及市场需求的变化,碳化硅器件打破以往更适合千伏高压应用的传统印象,逐步向中高压消费级应用市场扩展,同时随英嘉通全面推出750V 碳化硅器件,为市场提供更多选择。

刘亮表示,碳化硅器件具备六大优势,其一为高温特性优势。碳化硅相较于氮化镓,高温特性更为显著。同等规格器件相比氮化镓和硅MOS,碳化硅在125℃时导阻减少40%,同时还兼具更小的器件尺寸、性能与成本优势,因此英嘉通推荐在原有硅MOS和氮化镓方案基础上以×1.4倍的方式选择750V碳化硅方案。

其二为雪崩击穿优势,英嘉通750V碳化硅击穿电压超850V,比D-GaN、E-GaN产品更安全,能避免耐压余量设计,有效降低系统成本。

其三为无动态电阻特性,以往氮化镓器件在高压硬开关及CCM模式应用上存在较大挑战,而碳化硅器件则不存在动态电阻问题。

其四为短路能力优势,以往氮化镓器件短路能力是较大的挑战,而碳化硅器件通过设计能应对超过15μs的短路时间,尤其是英嘉通推出750V碳化硅系列,短路时间设计值为2.5μs,可平和性能与应用需求。

其五为成本竞争力优势,随碳化硅产业逐步成熟,促使晶圆成本下降,英嘉通750V 碳化硅产品对比氮化镓产品在成本品质因数上具优势,且在等效规格下,碳化硅产出相比氮化镓、CoolMOS、VDMOS都有显著提升,彰显其成本竞争力。

其六为可靠性优势。上图可见,碳化硅缺陷密度相比硅基氮化镓低6个数量级,相比蓝宝石基底氮化镓低4个数量级。因此,碳化硅器件具备与VDMOS相似的应用特性,在应用上更可靠,已广泛应用于工业级、车规级领域。

英嘉通基于自家750V 300mohm 碳化硅器件开发65W PD快充系统,在18V开启,0V关断条件下,波形干净,且和硅MOS一样,开关速度通过栅极电阻可调。

另外,对比英嘉通自家GaN器件在效率、满载温度方面均有优势,90VAC恶劣环境满载工作温度仅为73℃。

英嘉通计划25年Q4季度在6英寸晶圆量产750V 60-1200mΩ消费级SiC产品,并计划26年Q1季度在8英寸晶圆量产上述产品,以扩大生产规模,提升产品竞争力。

刘亮表示,英嘉通同步将在氮化镓器件领域持续发力,继续积极的完善包括蓝宝石基氮化镓D-GaN,硅基氮化镓D-GaN,硅基氮化镓E-mode,硅基氮化镓低压E-mode等氮化镓产品线,满足市场需求。

英嘉通在650V小功率合封E-GaN ,中高压双向器件,200V以下低压器件以及低压对称(双向)器件都充满前景,可用一颗双向E-GaN完成以往两个硅MOS实现的功能,电路设计更加简洁。

目前,英嘉通高低压E-GaN已经在6英寸晶圆产线全面量产,预计26年Q2季度上述器件将在8英寸晶圆生产线量产,届时将进一步提升产品成本竞争力。

英嘉通D-GaN则主要聚焦小功率高压器件,目前900V器件已经量产,未来英嘉通还将进一步推出低内阻D-GaN产品,满足更多应用场景。

英嘉通主推器件主要分为氮化镓功率器件、碳化硅功率器件、氮化镓射频器件三类,分别在PD快充、适配器、移动储能、锂电保护等多个领域批量出货。

最后,总体来看,D-GaN适用于中高压场景,需搭配低压硅MOS,封装复杂度较高;E-GaN适合低压应用,具有双向器件优势,但高压场景性能不足;SiC MOS以高温特性、高可靠性和高性价比著称,消费级应用需要控制器支持。英嘉通计划通过综合运用这三种技术,推动技术革新,满足不同客户需求。

充电头网总结

充电头网了解到,英嘉通半导体主要聚焦第三代半导体的研发和销售,主要产品包括GaN功率器件、SiC功率器件和GaN射频器件等。产品应用于消费、工业和汽车等领域。国家高新技术企业,江苏省潜在独角兽企业,江苏省双创企业,广东省科技进步二等奖等荣誉。累计获得专利等知识产权100多项。

英嘉通氮化镓功率器件量产规格超过20款,高压和低压种类齐全,出货量位居国内前列;氮化镓射频芯片已大批量出货,细分领域龙头;碳化硅功率器件在消费、工业和车规行业批量出货,750V-3300V,13mΩ-55Ω,产品系列全,出货量行业领先。

GaN To Go,SiC To Go,英嘉通团队始终坚持做客户满意和用户喜爱的好产品。英嘉通长期坚持引领射频和功率半导体的技术革新服务人类,携手合作伙伴共同推进第三代半导体的全球大规模应用。

以上为倚天屠龙,谁与争锋,英嘉通SiC和GaN功率器件介绍主题演讲的全部内容,感谢您的阅读!

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