躋身第三代半導(dǎo)體市場 ST助力全球碳中和

　　隨著第三代半導(dǎo)體的工藝越來越成熟和穩(wěn)定，應(yīng)用在工業(yè)和電動汽車上的產(chǎn)品也變得多樣化。作為半導(dǎo)體行業(yè)中的佼佼者，意法半導(dǎo)體同樣重視第三代半導(dǎo)體帶來的優(yōu)勢作用，推出了有關(guān)氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）的一系列產(chǎn)品，有力地推動了第三代半導(dǎo)體在電動汽車和工業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用發(fā)展。2022年2月意法半導(dǎo)體召開媒體交流會，介紹了意法半導(dǎo)體在全球碳中和理念的背景下，如何通過創(chuàng)新技術(shù)和推出新的產(chǎn)品系列，為世界控制碳排放做出貢獻(xiàn)。

　　據(jù)調(diào)查，工業(yè)領(lǐng)域中將電力利用效率提升1%，就能節(jié)約95.6億千瓦時的能源。這意味著節(jié)約了15個核電站的發(fā)電量、減排3200萬噸二氧化碳，或者是數(shù)千桶的石油。

　　意法半導(dǎo)體汽車和分立器件產(chǎn)品部(ADG)執(zhí)行副總裁，功率晶體管事業(yè)部總經(jīng)理Edoardo MERLI表示：“可持續(xù)發(fā)展一直是根植于我們企業(yè)文化的核心理念，ST早就宣布要在2027年成為一家可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)，也就是在2027年實現(xiàn)企業(yè)的碳中和。”

ST進(jìn)入第三代半導(dǎo)體雙賽道

　　ST擁有多項新能源科技，其寬禁帶技術(shù)已經(jīng)催生出一系列相關(guān)應(yīng)用。電力科技對實現(xiàn)高效用能與節(jié)能降耗起著關(guān)鍵作用，其中的重點就是碳化硅和氮化鎵這兩種新材料，如圖所示，它們有比起普通硅材料更好的效能。

　　寬禁帶半導(dǎo)體擁有工作電壓高、開關(guān)速度快、工作溫度高、導(dǎo)通電阻低、產(chǎn)生熱量少、耗散功率低、能效高這些優(yōu)勢，節(jié)能效果非常出色。整條電力轉(zhuǎn)換鏈，從發(fā)電側(cè)開始，經(jīng)過輸配電、儲電和變流，再到最終的用電側(cè)也就是終端用戶。毫無疑問，以碳化硅和氮化鎵為主的全新電力科技能夠在整條電力轉(zhuǎn)換鏈的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，做出卓有成效的貢獻(xiàn)。

　　碳化硅與氮化鎵導(dǎo)體能夠滿足的需求略有不同，簡單來說就是帶來更強(qiáng)的電能。碳化硅能夠提升開關(guān)頻率，氮化鎵消耗的電能更少。

碳化硅提升效率

　　Edoardo MERLI向記者介紹了意法半導(dǎo)體在碳化硅應(yīng)用中涵蓋包括汽車制造、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。以電動汽車制造為例，碳化硅可用于制造牽引逆變器、充電樁、DC-DC轉(zhuǎn)換器等配套設(shè)備，這些能夠帶來更長的行駛里程、車輛自重的減輕等優(yōu)勢。

　　除此之外當(dāng)然還有性能更強(qiáng)的電動汽車充電站，碳化硅能夠加快充電速度，縮短充電時間，從而促進(jìn)電動汽車的推廣和普及。

　　碳化硅的工業(yè)應(yīng)用還包括提高服務(wù)器和數(shù)據(jù)云存儲器的供電效率，此外還可應(yīng)用于自動化的工業(yè)驅(qū)動電機(jī)制造，碳化硅能夠讓設(shè)備體積、尺寸和重量減小，最終會降低用戶總體成本，而在可再生能源、太陽能電站、風(fēng)車和服務(wù)器供電站等領(lǐng)域也有同樣作用。

　　碳化硅逆變器相比IGBT逆變器的優(yōu)勢，包括總芯片面積、開關(guān)損耗、總損耗和結(jié)溫，更好的溫度管理、充電速度的明顯提升。

　　意法半導(dǎo)體CEO Jean-Marc Chery曾經(jīng)講過，“ST的目標(biāo)是2024年在碳化硅領(lǐng)域做到10億美元的年度盈利，包括晶體管、二極管和電力模塊。我們希望與各行各業(yè)展開合作，包括所有汽車制造和工業(yè)界的一線OEM廠商，目前已有超過90個項目正在與這些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)共同合作。”

氮化鎵推出新品

　　近日意法半導(dǎo)體新發(fā)布PowerGaN解決方案，其中大部分是面向消費者的解決方案。利用氮化鎵材料大小只有過去材料的1/4，重量只有1/3，功率提升50%，能耗降低20%。目前意法半導(dǎo)體利用氮化鎵技術(shù)生產(chǎn)的100V到650V各類產(chǎn)品將會陸續(xù)出爐。

　　對于意法半導(dǎo)體在氮化鎵未來產(chǎn)品規(guī)劃路線上時，Edoardo Merli表示，“在氮化鎵方面，意法半導(dǎo)體將繼續(xù)推廣PowerGaN，并在其路線圖中輸入電壓從650V開始的G-FET、G-DRIVE和G-HEMT產(chǎn)品。在在現(xiàn)有的G-HEMT產(chǎn)品中，公司又將增加100V產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大氮化鎵產(chǎn)品組合，增加導(dǎo)通電阻不同的晶體管產(chǎn)品。意法半導(dǎo)體還繼續(xù)推廣MasterGaN系統(tǒng)級封裝。像碳化硅產(chǎn)品一樣，意法半導(dǎo)體的氮化鎵產(chǎn)品也采用各種封裝，例如，QFN等分立封裝，以及可以集成電池的新封裝STLISI。公司將繼續(xù)研究嵌入式裸片封裝技術(shù)，以便進(jìn)一步提高封裝的集成度。此外，到年底還將推出第一款GaN射頻晶體管產(chǎn)品?！?/p>

　　最后，EdoardoMERLI表示，“意法半導(dǎo)體在汽車制造和工業(yè)界已經(jīng)將碳化硅的應(yīng)用提上日程，同時也已進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段。我們目前處在這一市場的先驅(qū)地位，正在創(chuàng)新碳化硅的應(yīng)用。我們也在持續(xù)不斷地在新興科技和生產(chǎn)線改良進(jìn)行投入，以便應(yīng)對未來海量的、不斷增長的市場需求。氮化鎵在市場上進(jìn)行大規(guī)模普及可能要稍晚一些，因為要等到技術(shù)成熟，但碳化硅已有非常廣泛的應(yīng)用范圍。我們已在碳化硅市場排名前列，未來也會朝著這一方向不斷探索?！?/p>