片面解读第三代半导体IDM取Foundry形式、使用市场取代价走势

根据阳明交通大学半导体财产学院院长张翼的说法：第三代半导体能源转换服从能到达 95% 以上，一旦被大幅采纳，可以关心台湾省下一座核电厂的电。

温室气体排放量重要来自能源，而电力占到天下能源斲丧总量的约三分之一。环球走向碳中和，能带来省电成效的第三代半导体无疑是一大重点。

在日前举行的 EEVIA 第九届年度中国电子 ICT 媒体论坛暨 2021 财产和技能瞻望钻研会上，英飞凌电源与传感体系奇迹部市场总监程文涛围绕第三代半导体的低碳、高效特性分享财产洞见。

现在市场的主流看法是，第三代半导体并非为代替硅基半导体而来，“第三类半导体”大概是最适当的称谓。然而，却有一些建立之初就做第三代半导体的公司，将代替硅基半导体作为企业进展愿景。

程文涛提出的看法是，在可见的将来，第三代半导体的替换愿景难以实现，由于在代价方面追平也仍需时日。再者，现在市道市情上有一些靠近硅基半导体代价的三代半产物，现实上因此“催熟市场”为目标的贸易举动，并不代表本钱已经降了下来。

当前第三代半导体制造以 IDM 为主流，市场存眷专业代工 Foundry 厂在将来会否有时机？针对这一热门题目，程文涛在问答关键给出回应。

他阐发，这可分为碳化硅和氮化镓两方面来探究。起首，碳化硅要求在碳化硅上长晶，因为碳化硅耐高温、硬度高，制备和加工难度高、消耗大，重要是一些 IDM 厂商在做，且可以预见，恒久内门槛更高的碳化硅还将以 IDM 为主。

在氮化镓方面，重要是借助硅基氮化镓技能，门槛较低，可以由 Foundry 和Fabless（IC设计公司）相联合，不外要做到高可靠性和高良率非常困难。

驻足汽车电子范畴，英飞凌鼎力大举进展第三代半导体

英飞凌是环球十泰半导体公司之一，设有汽车电子、电源与传感体系、产业功率操纵及宁静互联络四大部分。能源服从、移动出行、宁静以及物联网和大数据为推动半导体财产发展的四大范畴，英飞凌的产物均全部涉及。

就细分市场来看，英飞凌在汽车电子和功率半导体范畴稳居环球市场首位，在微操纵器市场则位列环球第三名。

据程文涛先容，英飞凌为电力财产链的每个关键提供半导体，此中包罗可再生能源、稳健高服从电及高服从电。因为电力消耗量惊人，公司的第三代半导体产物从这里切入，为碳中和目的做出本身的奉献。

程文涛重点提及，以第三代半导体质料为底子的功率器件在性能上连续上一代半导体，在阳光能源、数据中间、5G 等市场的应用值得期望，代价上更有望在将来低落。

不外，当前市场上显现了一些低价产物，实在是用以提拔第三代半导体产物市场渗入渗出率的贸易举动，而非本钱低落所致。

制造模式方面，氮化镓难度较低可借助专业的晶圆代工场，而碳化硅器件门槛较高，恒久内仍将以 IDM 模式为主流。

第三代半导体助力功率器件省电到极致

国际能源署的数据表现，当前温室气体排放量的三分之二来自能源部分，环球能源需求的三分之一左右是用电需求。与此同时，发电等关键的能源消耗量可观，能效正成为环球天气目的的紧张杠杆。

程文涛来自的电源与传感体系的奇迹部重点为用电，产物重要为以 Mos 管为代表的功率半导体及传感器，偏重在电能转换利用的历程中只管即便淘汰消耗。

值得细致的是，电源转换在能效方面饰演要害职位地方，怎样用很少的器件做到很高服从，要害就在于能源转化。在能源转换当中，第三代半导体就能发挥明显作用。

程文涛表现，碳化硅和氮化镓二者的性能和财产链差别，但进步能源服从可视作二者的配合功效。碳化硅以高功率、高电压为突出特性，可视作金刚石；氮化镓具备最高开关频率特性，实用于快充等超高频器件。

因为硅基半导体性能正靠近物理极限，不管 Mos 管做多好，都无法陆续低落导通消耗。

以英飞凌为例，估计在将来几年的两代产物中就将靠近硅极限，接下来必要以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体质料接棒，沿着低落导通消耗这条路一向往下走。

“消耗者已经在和第三代半导体打交道了。”程文涛云云形容。因被写入十四五计划而蓦地升温的第三代半导体，实在早已走入人们的生存。

当前国内基站射频功放已广泛采纳氮化镓，以及特斯拉自 Model 3 开始采纳碳化硅器件，成为碳化硅在功率转换范畴大量采纳的标记性变乱。

除了提拔能效，将器件做得更小也是第三代半导体质料的突出上风。

以手机快充为例，功率在上百瓦等快充可以做到激光笔巨细，便是由于借助了氮化镓这一质料。 5G 基站带宽高，每个器件笼罩范畴小，这一市场也因必要更多器件，以缩小模块体积为产物目的之一。

同样围绕第三代半导体质料的应用，有个疑问是不少人的雷同狐疑：为何对代价较为敏感的消耗级快充产物却领先采纳第三代半导体？

程文涛对此解说道，假如第三代半导体商用范围不敷大，可靠性题目则不敷以袒露，将之应用于手机快充市场，可以起首验证质料可靠性。将来，市场也将在产业等范畴看到更多应用。

同样是基于三代半质料做功率器件，英飞凌的产物有何差别点？

程文涛称，英飞凌的产物重要在布局设计上做差别化。好比，碳化硅采纳的沟槽式布局，办理了大多数功率器件所面对的可靠性题目。很多产物难以在服从和恒久可靠性上取得均衡，沟槽式则可以较好应对。

用电大户：阳光能源、5G、数据中间是第三代半导体目的

着眼于终端市场，程文涛重点先容了第三代半导体在阳光电源、数据中间及 5G 范畴的应用远景。

作为排名第一的可再生能源发电半导体提供商，英飞凌非常看好太阳能发电。

减碳目的的实现离不开可再生能源。据国际能源署猜测，到 2025 年，环球可再生能源发电有望凌驾燃煤发电。从投资来看，可再生能源发电投资敏捷规复，越来越大的比例用于电网的电力体系当代化和数字化设置装备摆设。

数据中间是用电大户，国表里云厂商电力斲丧量庞大并由此孕育发生大额电费。程文涛指出，应用第三代半导体技能后，能源服从会朝着 98% 走。只要提拔一点点，就能极大低落本钱，是以数据中间市场会领先采纳第三代半导体产物。

另一个重点市场是 5G，因为 5G 要求重新计划网络，以优化网络底子办法能耗。数据流量和处置惩罚这些数据所需的用电量迅猛增进，使得基站运营商急迫必要节约电费。

推进新技能财产化，本钱会是紧张观看点。借助范围经济、缺陷密度和产量的进步，以及新一代的技能升级，将使得宽禁带功率半导体组件（WBG）代价敏捷降落。

在本年，氮化镓和碳化硅代价相似，但都显着高于硅。英飞凌猜测，WBG最初的代价来自于性能提拔，而随着代价降落，某些设计的体系本钱将靠近于硅的设计。

程文涛增补，高频范畴很快就能看到发作性增进，而在能源转换方面，电动车大概看到放量。其他应用在平常生存照旧比力少见，其阻力重要为代价本钱及可靠性。