功率半导体:强化设计能力 寻求中高端突破
简述大功率半导体技术现状及其进展
简述大功率半导体技术现状及其进展发布时间:2022-07-22T03:35:07.390Z 来源:《建筑实践》2022年第41卷第3月第5期作者:黄兴[导读] 在硅技术领域,芯片尺寸不断缩小,而晶圆尺寸不断增大黄兴身份证号码:******************摘要:在硅技术领域,芯片尺寸不断缩小,而晶圆尺寸不断增大,推动了半导体技术快速发展。
文章针对大功率半导体技术进行探究,从功率半导体的功能和发展历程、大功率半导体技术的应用现状、未来发展趋势3个方面进行分析,以供同行参考。
关键词:半导体;功能;应用现状;发展趋势经过多年发展,大功率半导体行业开发出多种硅基功率器件,既有单极型器件,也有复合型器件。
功率半导体器件的发展,主要是为了增大功率容量、降低损耗,并提高能源转换效率[1]。
如今,功率半导体器件的阻断能力和损耗情况,基本达到了硅基材料的物理极限,在此背景下,以碳化硅、氮化镓为代表的新一代半导体材料,成为未来研究重点。
1.功率半导体的功能和发展历程1.1 功率半导体的功能功率半导体分为两大类:一类是功率器件,例如二极管、晶体管、晶闸管等;另一类是功率IC,例如AD/DC、电源管理IC、驱动IC 等。
功率半导体的功能主要是电能转换和电路控制,可改变电子装置中的电压、频率、直流或交流。
在理想条件下,转化器开启时不会造成电压损失,开闭转换时不会造成功能损耗,因此功率半导体技术的创新,本质是为了提高能量转化效率。
1.2 功率半导体器件的发展历程功率半导体器件,最早起源于1947年的锗基双极型晶体管(BJT),利用较小的输入电流,对集电极、发射极之间的电压和电流进行控制。
因锗基BJT的热稳定性差,后来逐渐被硅基BJT代替[2]。
20世纪80年代初期,绝缘栅双极型晶体管(IGBT)问世,原理是利用电压控制MOSFET,为BJT提供基极电流,实现高输入阻抗、低导通损耗的目标。
截止目前,共研发出7代IGBT,结构和性能比较见表1。
中国及部分省市功率半导体行业相关政策促进产业自主突破、协同发展
中国及部分省市功率半导体行业相关政策促进产业自主突破、协同发展
功率半导体器件又被称为电力电子器件,是电力电子技术的基础,也是构成电力电子变换装置的核心器件。
国家层面功率半导体行业相关政策
显示,近些年,为了促进功率半导体行业发展,中国陆续发布了许多政策,如2021年1月国务院发布的"十四五"国家知识产权保护和运用规划中提出:为促进知识产权高质量创造,要健全高质量创造支持政策。
加强人工智能、量子信息,集成电路、基础软件等领域自主知识产权创造和储备。
地方层面功率半导体行业政策
为了响应国家号召,各省市积极推动行业发展。
十四五期间,纷纷对功率半导体行业做出规划上海市发布的上海市先进制造业发展“十四五”规划提出:在集成电路方面。
以自主创新、规模发展为重点。
提升芯片设计、制造封测、装备材料全产业链能级。
大功率半导体泵浦激光器封装技术及其产业化
成果完成单位或个人:中国科学院上海光学精密机械研究所
合作 方 式 :产 权 转让 ;技 术入 股 项 目与 产 品 :该 项 目建 立 了大 功 率 半导 体 激光 器 封 装技 术平 台 ,在 大 功 率 半导 体 激 光器 封 装 以及 测 量 等 方面 取 得 了 成 果 ,成 功 研 制 了大 功 率 半 导体 激 光 器 B ;叠 层 组 件 ; a条 r 脉 冲 大 功率 半 导体 激 光 器 。大 功 率 半 导体 激 光 器作 为固 体 激
而有效地改善阳极性能。本课题组利用 了密苏里大学材料研
究 中心 和 福 州 大 学的 实验 条件 ,开 发 了采 用 种 子镀 改 性 的钛 阳极 涂层 新 技 术 。该 新 电极 在 寿 命提 高 、活 性提 高 和 贵 金属
个省级工程 ( 技术)研究 ( 设计) 中心 ,1 个省高校分析测
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精细纳米种子镀及阳极 制备的术
所 属 年份 :2 0 06
减 少 三 方面 实 现 同步 改 进 ,因此 是 一项 重 要 的 突破 。由 于种 子 改 性技 术 的利 用 ,可 以应 用 于 新 型 的钛 阳极 的开 发 ,使 其 具 有 异 常优 越 的 综合 性 能 ,所 以可 以 适用 于 电解 食 盐 水 、海 水 、 有机 盐 和其 它场 合 用作 阳 极 。 研 发 团 队 :福 州 大 学 是 国 家 “ 1 工 程 ” 重 点 建 设 大 21 学 ,是 一 所 以 工 为 主 、理 工 结 合 ,理 、工 、经 、 管 、 文 、 法 、 艺 等 多 学科 协 调 发 展 综 合 性 大 学 。全 校 现 有 1 国家 工 个 程 研 究 中心 , 1 教 育 部 工 程 研 究 中心 ,1 省 部 共 建 国家 个 个 重 点 实 验 室 培 育 基地 ,3 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实验 室 , 7 个
汽车产业链项目提出的理由分析
汽车产业链项目提出的理由分析自动驾驶控制器芯片、传感器,高端IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块、功率半导体组件,驱动芯片、主控芯片以及相关基础元器件等。
一、关系营销的流程系统关系营销把一切内部和外部利益相关者都纳入研究范围,并用系统的方法考察企业所有活动及其相互关系,表现积极的一方被称为市场营销者,表现不积极的一方被称作目标公众。
企业与利益相关者结成休戚与共的关系,企业的发展要借助利益相关者的力量,而后者也要通过企业来谋求自身的利益。
(1)企业内部关系。
内部营销起源于把员工当作企业的市场。
智慧的企业高层领导,心中装有“两个上帝”,一个“上帝”是顾客,另一个“上帝”是员工。
企业要进行有效的营销,首先要有具备营销观念的员工,能够正确理解和实施企业的战略目标和营销组合策略,并能自觉地以顾客导向的方式进行工作。
同时企业要尽力满足员工的合理要求,提高员工的满意度和忠诚度,为关系营销奠定良好基础。
(2)企业与竞争者的关系。
企业所拥有的资源条件不尽相同,往往是各有所长、各有所短。
为有效地通过资源共享实现发展目标,企业要善于与竞争对手和睦共处,并和有实力、有良好营销经验的竞争者进行联合。
(3)企业与顾客的关系。
顾客是“上帝”,是“财神”,企业要实现盈利目标,必须依赖顾客。
企业需要通过搜集和积累大量市场信息,预测目标市场购买潜力,采取适当方式与消费者沟通,变潜在顾客为现实顾客。
同时,要致力于建立数据库或其他方式,密切与消费者的关系。
对老顾客,要更多地提供产品信息,定期举行联谊活动,加深情感信任,争取将其转化为长期顾客,举办这些活动花费的成本,肯定比寻求新顾客更为经济。
(4)企业与供销商的关系。
因分工而产生的渠道成员之间的关系,是由协作而形成的共同利益关系。
合作伙伴虽也存在矛盾,但相互依赖性更为明显。
企业必须广泛建立与供应商、经销商之间的密切合作的伙伴关系,以便获得来自供销两个方面的有力支持。
(5)企业与影响者的关系。
【科普】集成电路IC设计系列10之模拟芯片之RF IC
【科普】集成电路IC 设计系列10 之模拟芯片之RF IC今天来聊聊射频芯片。
传统来说,一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP 应用的手机,一般包含五个部分部分:射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。
射频:一般是信息发送和接收的部分;基带:一般是信息处理的部分;电源:一般是节电的部分,由于手机是能源有限的设备,所以电源管理十分重要;外设:一般包括LCD,键盘,机壳等;软件:一般包括系统、驱动、中间件、应用。
在手机终端中,最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。
射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大;基带芯片负责信号处理和协议处理。
RF 是Radio Frequency 的缩写,指无线电频率。
频率范围在300KHz~300GHz 之间。
RF 最早的应用是Radio—无线电广播(FM /AM)。
而射频芯片是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,通过天线谐振发送出去的电子元件。
在整个射频芯片赛道中,射频前端行业规模巨大,市场增速较快。
射频前端(Radio Frequency Front-End)在通讯系统中天线和基带电路之间的部分,包括发射通路和接收通路,一般由射频功率放大器、射频滤波器、双工器、射频开关、射频低噪声放大器等共同组成。
射频前端行业是我国集成电路行业中对外依存度较高的细分领域之一,特别是在5G、高集成度射频前端模组等前沿市场,据Yole 的数据,2022 年全球射频前端市场由Broadcom(19%)、Qualcomm(17%)、Qorvo(15%)、Skyworks (15%)和村田(14%)等美系和日系厂商占据主导地位,这些射频巨头通过不断地收购整合,不断补强射频前端技术能力。
这五大射频前端厂商合计占据市场约80%的份额,也占据我国大部分的市场份额。
射频前端结构射频前端是无线通信系统构架四大部分(天线、射频前端、射频收发模块以及基带信号)之一,主要功能是将数字信号向无线射频信号转化。
广东省工业和信息化厅关于开展有关人才专项项目榜单推荐工作的通知
广东省工业和信息化厅关于开展有关人才专项项目榜单推荐工作的通知文章属性•【制定机关】广东省工业和信息化厅•【公布日期】2023.07.25•【字号】•【施行日期】2023.07.25•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】就业促进正文广东省工业和信息化厅关于开展有关人才专项项目榜单推荐工作的通知各地级以上市工业和信息化主管部门,横琴粤澳深度合作区经济发展局:为推动企业进一步提升技术创新能力和核心竞争力,夯实建设粤港澳大湾区高水平人才高地基础,支撑制造强省建设,根据有关人才专项工作部署,现将开展有关人才专项项目榜单推荐工作的有关事项通知如下。
一、总体要求坚持需求导向、问题导向和目标导向,以“解决实际问题、完成榜单人才任务的能力”作为人才评价首要标准,设置科技创新领军人才项目和青年拔尖人才项目,聚焦汽车制造及零部件、高端装备、新材料、集成电路、制造业数字化转型、碳达峰碳中和、新型储能等7个主要领域的发展需求和重点任务,遴选一批相关战略性产业集群发展中亟待攻关的重要工程技术问题榜单,通过“揭榜挂帅”支持企业引进培育一批具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程技术问题的卓越工程师。
二、征集榜单各地市工业和信息化局按照各领域榜单条件要求,制定相关方案公开征集榜单,积极联系发动符合条件的企业、行业协会以及相关平台机构研究制定榜单,每个榜单明确1个专业领域、明确榜单目标完成时限(一般不超过3年)。
各领域具体征集榜单要求如下:(一)汽车制造及零部件领域。
征集榜单对象为省内汽车产业链的整车制造及重点零部件相关企事业单位。
榜单主要内容为:1.节能与新能源汽车整车。
围绕节能与新能源汽车整车设计、研发、验证和制造,强化整车的性能开发以及整车集成技术创新,进行系统的优化和升级,提升汽车产品标准化、平台化、模块化水平。
2.动力总成。
围绕动力电池、驱动电机、电机控制器、功率模块(IGBT、碳化硅)、机电耦合装置、混合动力整车控制系统等纯电及混合动力系统核心部件,提升动力总成性能,降低能耗,提升系统效率。
国产功率半导体芯片亟待突破
为应对台积电明年积极布建 2n 0 m制程产能并
跨及 3 DI 测 , C封 封测 大厂 日月光 、 品及 记 忆体 封 矽
端 S C芯 片设计 公 司 , O 目前 主 要产 品 为用 于个 人 移 动互 联 终 端产 品 ( 板 / 联 网 电视 等 ) 便 携 式 平 互 和 多媒体 娱乐 终端 ( 3MP/MP) S C芯 片 。 MP/ 4P 的 O
定线 , 使功率半导体 的寿命更长 、 稳定性更好 、 功率 份出货量达到 80 0 万颗 , 首度单月超越高通。
大 国内功率半 导体技术 的创新 力度和提高产 品性
联发科与高通对中国内地市场的抢夺 ,受到业
界 的密 切关 注 。 随着 “0 智 能手机 ”的 时代正 但 50元 式来 临 , 联发 科和 展讯将 会 成为 主要受 益者 。 据 悉 , 发科 下半 年将会 有 多款新 品面世 , 了 联 除 采用 2n 8m制程 的新 芯 片 上市 外 ,还 将 打破 手 机芯
供 应 商 都 与 ¥ C密 切 合 作 ,使 用 ¥ C的 T I oi 2 2 A gc L Moue作 为 平 台 , 提 供 原 型 验 证 就 绪 的 I dl P
中国未来 的半导体产业将得到进一步全面发展。 此次论坛为 中美泛半导体业者提供 了一个高端
交流 互动 平 台 。通过 深入 沟通 交流 ,中 国业 者进 一
接应 用在 个人 电脑及 手机 的处 理器 、 晶片组 、 基频 元
摩根大通证券亚太区下游硬件制造产业首席分
析 师郭彦麟 指 出 ,上半年 中国 内地 市场 智 能手机 芯
件等为主的订单 , 下半年也将积极布建 3 DI c产能 ,
预估 2 1 0 3年开始 接单 生产 。
《半导体制造过程的批间控制和性能监控》随笔
《半导体制造过程的批间控制和性能监控》读书札记目录一、内容描述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 研究目的与意义 (3)二、半导体制造过程概述 (4)2.1 半导体制造流程 (6)2.2 每个阶段的工艺要点 (7)三、批间控制的重要性 (9)3.1 影响产品质量的因素 (10)3.2 如何实现有效的批间控制 (11)四、性能监控在半导体制造中的作用 (12)4.1 性能监控的定义与目的 (13)4.2 监控方法与技术 (15)五、批间控制和性能监控的策略与技术 (16)5.1 控制策略 (18)5.2 监控技术 (19)5.2.1 预测性维护 (21)5.2.2 实时监控系统 (22)六、实际案例分析 (23)6.1 国内外半导体制造企业的案例 (25)6.2 案例分析 (26)七、挑战与未来趋势 (27)7.1 当前面临的挑战 (28)7.2 未来发展趋势与展望 (30)八、结论 (31)8.1 研究成果总结 (33)8.2 对未来研究的建议 (33)一、内容描述《半导体制造过程的批间控制和性能监控》是一本深入探讨半导体制造领域中质量控制与性能监测的重要著作。
本书通过对半导体制造过程的全面剖析,揭示了批间控制的关键性和性能监控的重要性。
本书共分为七个章节,详细阐述了半导体制造过程中从原材料到最终产品的全方位控制策略。
“批间控制”主要介绍了如何在生产过程中确保产品质量的一致性和稳定性,通过精确的工艺参数控制、严格的质量检测以及有效的设备维护,实现了对制造过程的全面监控和管理。
“性能监控”则侧重于评估半导体产品的性能指标,包括电学性能、光学性能和机械性能等,并通过实时数据采集和分析,及时发现潜在问题并采取相应措施,确保产品在满足性能要求的同时,也符合质量标准。
1.1 背景介绍随着信息技术的飞速发展,半导体作为现代电子产业的核心组成部分,其制造工艺和技术水平日益受到重视。
半导体制造是一个高度复杂且精细的过程,涉及多个环节和多种材料,任何环节的微小变化都可能影响到最终产品的性能和质量。
锑化物半导体开拓先锋——记中国科学院半导体研究所研究员牛智川
锑化物半导体开拓先锋——记中国科学院半导体研究所研究员牛智川 李 莉 王 辉 半导体,与计算机、原子能、激光科技并称为当代科技文明标志性四大领域。
半导体科技经过约70年的发展,科学理论不断完善,材料器件应用日益广泛,已经成为世界各大国强盛的战略根基。
我国科技界将半导体材料体系的拓展称为三代半导体,也就是硅或锗基、砷化镓或磷化铟基、氮化镓或碳化硅基材料三大体系。
基于这三代(类)半导体形成的大规模集成电路与计算机技术、高速光纤通信与互联网技术、高功率电力电子与能源技术等诸多重大战略应用价值方向,不断推动现代信息技术、能源技术以及人工智能技术的进步和发展。
囿于时代背景和工业基础,我国的第一代、第二代半导体科技水平长期落后于人。
进入21世纪后,半导体科技发展规划全面步入国家战略层面。
2020年9月4日,一则“我国将把大力发展第三代半导体产业写入‘十四五’规划”的消息,更是引发市场对功率半导体的瞩目,以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料一时间风光无限。
当前,伴随量子信息、可再生能源、人工智能等高新技术的迅速涌现和发展,持续催生和驱动半导体新体系微电子、光电子、磁电子、热电子等多功能器件技术的涌现。
特别是信息技术向智能化、量子化迈进的重要时期,基于经典的前三代半导体深入挖掘其潜力的同时,也需要开拓新体系、新结构、新功能半导体材料,以满足不断增长的高性能、低成本芯片的需求。
在牛智川看来,以G a2O3超宽带隙半导体、锑化物窄带隙半导体、二维原子晶体低维半导体等为核心体系的多种新材料技术中,新型锑化物半导体材料在开拓量子拓扑新效应、推动红外器件制备技术变革两方面占有战略先机地位,是近20年来,国内外半导体材料研究领域呈现出绝无仅有的兼具基础研究科学意义和确定性重大应用前景的新材料体系,作为在相关研究方向走在全球前列的团体之一,中国科学院半导体研究所牛智川研究员团队领衔了我国锑化物半导体的开拓与发展。
走近锑化物半导体什么是锑化物半导体?在回答这个问题之前,先来认识一下半导体。
半导体专题报告:政策组合拳,助力集成电路跨越式发展精选版
一、半导体重要支持政策回顾上世纪 80 年代至今,半导体一直是我国政策重点支持对象。
为推动半导体产业发展,增强产业创新能力和国际竞争力,带动传统产业改造和产品升级换代,进一步促进国民经济持续、快速、健康发展,中国中央及地方政府从 80 年代至今近推出了等一系列鼓励和支持半导体产业发展的政策,包括 908,909 工程、国发 18 号文、国家重大 01 专项、02 专项、《国家集成电路产业发展推进纲要》、十三五规划、税收优惠政策以及成立一二期大基金提振行业信心等。
二、十四五期间对半导体支持政策展望2.1 十四五规划对半导体支持着力点之一:先进制程我们认为在十四五规划中,政策一个重要的着力点就是加快先进制程的发展速度,推进 14nm、7nm 甚至更先进制造工艺实现规模量产。
我国半导体市场规模长年占全球市场 1/3 左右,有非常旺盛的需求;晶圆制造行业,由于制程工艺进步迭代以及设备投入等壁垒,导致行业集中度逐渐提升,台积电更是一家独大,以 50%以上的市场份额几乎垄断了全球最先进工艺的客户订单,并且在先进工艺上,台积电一直走在业界前列,该公司 EUV 技术已进入量产且制程涵盖 7+nm、6nm、5nm,紧随其后的是三星,在台积电之后也成功实现了7nm 制程的量产,所不同的是,三星提前使用了 EUV 光刻技术来进行 7nm 工艺,而台积电则把 EUV 留到了 5nm 以后的制程。
目前国内在先进制程上还处于追赶状态,旺盛的国内需求加之资本推动仍促进了中国本土晶圆制造厂商的工艺稳步推进,国内涌现出了中芯国际、华润微电子、华虹半导体等专业晶圆代工厂,并且近些年已经出现明显的晶圆制造往大陆产业转移的趋势,包括台积电(南京)、三星(西安)、SK 海力士(无锡)、中芯国际(北京、上海、宁波、绍兴)、华虹(上海、无锡)、长存(武汉)、长鑫(合肥),先进的晶圆厂在国内建厂会带动国内相关技术人才、设备材料等配套的完善,十四五针对先进制程 14nm 及以下的先进制程将会重点支持。
IC观察:国产功率半导体芯片亟待突破
功 率 半 导 体 在 产 品 节 能 中 发 挥 着 巨 大 的 作
用 。 可预 见 的将 来 , 论 是水 电 、 电 、 电还 是 在 无 核 火
■
电 子 工 业 董 用 设 备
・
行 业快 讯 ・
风 电 , 至各 种 电池 提 供 的化 学 电能 , 是人 类 消 甚 将 耗 的 最 重 要 能源 。但 是 7 % 以上 的 电 能应 用 需 由 5 功 率 半 导 体 进 行 变 换 以后 才 能 供 电子 设 备 使 用 , 而 且 功 率 半 导 体还 能 使 电能 的利 用 更 高 效 、 更节
首要 任 务 降低 成本 , 技术 革 新 屈居 第 二 。 由于 产业在继续消化 2 1 0 0和 2 1 年 产 能 过 度 投 资 的 01 全面 影 响 , 整个 光 伏 设备 供 应链 的新 订单 量 仍处 于 5年来 的最低 位 。 这一 弱 势环 境预 计 将持 续 到 2 1 02 年 甚 至 2 1 半 年 ,有 限 的新 增产 能主 要在 中 国 03上
交 易 未来 可 能更 频 繁 出现 。
产 的 电池 中 只有 1%达 到 转 换 效率 1%以上 。然 5 8 而 , 最 新 的 NP oa uz光伏 设 备 季 度 报 告 显 据 D S lb z r
示 , 过 共 同努 力 来 实 施 新 的 光伏 技 术 产 品 路 线 , 通 到 21 0 5年 年 底 将 有 7 % 的一 线 晶 硅 厂 商 产 能 达 5 到 高 效 率类 别 。 N D S lru z的 高 级 分 析 师 廉 锐 指 出 : P oab z “以
密度 更大 。 因此 , 国功 率半 导体企 业需要 认清 技术 我 发 展趋势 , 强技术 力量 的引进 和消化 吸 收 , 加 以市场 带 动设 计 , 以设计 促进 芯 片 , 以芯 片壮 大 产业 加大
功率半导体分立器件产业及标准化白皮书
本白皮书编写专家来自功率半导体器件产业链上下游各个环节 相关企事业单位,并面向全行业进行了广泛的征求意见。但由于编者
1
水平有限,疏漏和不足之处,欢迎读者批评指正,编制组将根据技术 发展和行业意见进行持续修订完善。
2
2 功率半导体分立器件概述 2.1 功率半导体分立器件的概念
功率半导体器件(Power Electronic Device)又称为电力电子 器件和功率电子器件,是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电 能的变换或控制的电子器件,其作用主要分为功率转换、功率放大、 功率开关、线路保护和整流等。功率半导体大致可分为功率半导体分 立器件(Power Discrete)(包括功率模块)和功率半导体集成电路 (Power IC)两大类,在半导体产业中的结构关系如图 1 所示。其中, 功率半导体分立器件是指被规定完成某种基本功能,并且本身在功能 上不能再细分的半导体器件。
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目录 1 前言........................................................................................................1 2 功率半导体分立器件概述................................................................... 3
信号功率半导体
信号功率半导体信号功率半导体是一种广泛使用的电子器件,它在许多电子设备中起到了至关重要的作用。
本文将分步骤阐述信号功率半导体的原理、构造以及应用。
一、原理信号功率半导体是一种特殊的半导体器件,它具有放大电路和继电器的特点。
它的主要原理是,当一个小信号作用于其控制端时,它能够控制大电流进行放大。
这种放大机制使得信号功率半导体可以承受高电流和高功率的工作,同时保持精准的输入-输出线性度,并保持较小的失真。
这种放大机制是将输入信号放大为输出信号的基础。
二、构造信号功率半导体主要由四个部分组成:N型半导体、P型半导体、隔离区和控制端。
其中,N型半导体和P型半导体之间的隔离区是控制输入和输出的突破点,控制端可以通过这个突破点控制输出。
这种构造可以提高信号功率半导体工作时的电流和电压能力,从而使其在高功率应用中表现出色。
三、应用信号功率半导体被广泛应用于音频放大器、音响系统、电视机、无线电和通信系统等电子设备中。
其功率输出范围从几瓦特到几千瓦特不等,其输入-输出线性度和失真的控制性能也得到了显著的提高,使得其成为电子设备中不可或缺的一部分。
同时,信号功率半导体也被广泛应用于汽车电子中,例如车载音响系统和车载终端等。
这种电子器件的使用,可以帮助汽车生产厂商提高汽车音频系统和车载终端的质量和可靠性,为用户提供更好的驾乘体验。
总之,信号功率半导体是一种非常重要的电子器件,它在现代电子设备中具有重要作用。
了解其原理、构造和应用,可以对电子工程师和技术人员在电子设备设计和维护中提供有帮助的指导。
2014年功率半导体分立器件行业分析报告
2014年功率半导体分立器件行业分析报告2014年8月目录一、行业主管部门、监管体系、主要法律法规 (4)1、行业主管部门、自律组织及监管体制 (5)2、行业主要法律法规和政策 (5)二、半导体分立器件行业概况 (8)三、功率半导体分立器件下游行业情况 (11)1、传统下游行业的基本情况 (11)(1)输变电行业的基本情况 (11)①输变电行业的总体运行情况 (11)②无功补偿装置提高电能利用效率、降低能源损耗,发展前景良好 (12)(2)家用电器行业的基本情况 (13)2、下游新兴行业市场的基本情况 (14)四、功率半导体分立器件细分行业具体情况 (14)1、晶闸管 (14)(1)晶闸管的器件特点和应用特点 (15)①可靠性高 (15)②容量大 (16)(2)我国晶闸管市场的情况 (16)①晶闸管是我国功率半导体分立器件中技术成熟的细分产品 (16)②晶闸管国产化打破了国内功率半导体分立器件市场受制于国外技术的局面 .. 17③晶闸管是当前市场上性价比优势突出的功率半导体分立器件 (18)2、半导体防护器件 (19)五、行业竞争格局和主要企业 (21)1、国际大型半导体公司占据我国功率半导体分立器件市场的优势地位 (21)2、市场化程度高,少数具有综合实力的国内优质企业竞争优势相对突出. 223、行业内主要企业情况 (23)(1)意法半导体公司(ST Microelectronics) (23)(2)瑞萨电子株式会社(Renesas Electronics Corporation) (23)(3)艾赛思公司(IXYS Corporation) (23)(4)恩智浦半导体公司(NPX) (23)(5)湖北台基半导体股份有限公司 (24)(6)扬州扬杰电子科技股份有限公司 (24)(7)杭州士兰微电子股份有限公司 (24)(8)吉林华微电子股份有限公司 (24)六、行业技术水平及特点 (25)1、半导体分立器件制造行业的技术水平 (25)2、行业的技术特点 (26)3、行业经营模式 (27)七、影响行业发展的有利和不利因素 (28)1、有利因素 (28)(1)国家政策支持 (28)(2)上游行业供给稳定,下游行业市场需求持续增长 (28)①上游行业的简要情况 (29)②下游行业的简要情况 (29)(3)替换进口产品的市场机遇 (30)(4)国民经济增长为行业奠定盈利基础 (30)2、不利因素 (31)一、行业主管部门、监管体系、主要法律法规作为半导体行业的主要组成部分,功率半导体分立器件是发电、输电、变配电、用电、储能、家用电器、IT产品、网络通讯等领域的基础核心部件。
《SiCGaN功率半导体封装和可靠性评估技术》随笔
《SiCGaN功率半导体封装和可靠性评估技术》阅读记录目录一、内容概要 (1)二、SiCGaN功率半导体封装技术 (2)1. SiCGaN材料的基本性质 (3)2. 封装技术的关键因素分析 (4)3. 常见的SiCGaN功率半导体封装结构 (5)三、SiCGaN功率半导体封装工艺 (6)1. 材料选择与制备工艺 (7)2. 焊接工艺技术 (9)3. 密封工艺技术 (10)4. 防腐工艺技术 (12)四、SiCGaN功率半导体可靠性评估技术 (13)1. 可靠性评估指标体系建立 (15)2. 可靠性测试方法与标准 (16)3. 影响因素分析与改进措施 (17)五、案例分析 (19)六、未来展望 (20)七、总结 (21)一、内容概要引言:简要介绍SiCGaN功率半导体的重要性,以及封装和可靠性评估技术在提高器件性能和使用寿命方面的关键作用。
基本概念:阐述SiCGaN功率半导体的基础知识,包括材料特性、器件结构等。
封装技术:详细介绍SiCGaN功率半导体的封装过程,包括封装材料、封装工艺、封装结构等,并探讨不同封装技术对器件性能的影响。
可靠性评估方法:阐述SiCGaN功率半导体可靠性评估的重要性,介绍常用的可靠性评估方法,如电学性能测试、热学性能测试、机械性能测试等,并分析各种方法的优缺点。
可靠性影响因素:探讨影响SiCGaN功率半导体可靠性的因素,如温度、湿度、电压波动等外部环境因素,以及材料缺陷、工艺误差等内部因素。
案例分析:通过实际案例,分析SiCGaN功率半导体在封装和可靠性评估过程中遇到的问题及解决方案。
发展趋势:展望SiCGaN功率半导体封装和可靠性评估技术的发展趋势,包括新材料、新工艺、新方法等。
总结全书内容,强调封装和可靠性评估技术在SiCGaN功率半导体领域的重要性,以及对未来技术发展的期待。
二、SiCGaN功率半导体封装技术随着电力电子技术的不断发展,高功率、高频、高温等领域对半导体器件的需求不断增加。
房志强:顶尖芯片设计专家推动中国半导体事业高质量发展
房志强:顶尖芯片设计专家推动中国半导体事业高质量发展当前,全球半导体产业正处于关键发展期,预估到2030年,全球半导体市场规模将达到一万亿美元。
于国内市场来说,中国半导体产业正在迅猛崛起,在全球化竞争的背景下,中国半体产业不仅在自主研发能力方面取得重大突破,还在市场规模和技术创新方面达到了全球领先地位。
作为2023世界级半导体技术盛会CSTIC的重点受邀企业,长电科技(股票代码:600584)带着最先进的芯片技术与案例,为到场的海内外企业、学者展示了别开生面的高端产品应用场景。
长电科技(JCET)是全球第三、大陆第一的芯片封测厂商,为全球领先的集成电路制造和技术服务集团,拥有超过50年的芯片成品制造经验。
长电科技(JCET)拥有业内领先的芯片成品制造技术,目前已于全球布局6个先进的高产能生产基地和2个研发中心,持续保持国家技术创新示范企业、国家知识产权优势企业、中国跨国公司100强、中国上市公司成长100强、中国大企业创新100强的行业地位。
同时,长电科技(JCET)还是中国半导体行业协会副理事长单位、中国集成电路创新联盟副理事长单位、国家企业技术中心、高密度集成电路国家工程实验室、中国博士后科研工作站,并荣获国家科学技术进步一等奖。
在2023中国国际半导体技术大会上,长电科技(JCET)工程部的电磁仿真专家房志强就《利用层压基板转换高频集成雷达芯片进行系统级封装设计》一题发表了演讲,获得了在场科学家、工程院士们的热烈反响。
房志强,沈阳工业大学电子信息工程学学士,IEEE电气与电子工程师协会高级会员,拥有近20年的芯片设计、集成电路仿真经验,是行业首屈一指的芯片设计师、仿真应用工程师。
房志强曾担任富士康科技集团消费电子事业群产品发展工程处信号完整性仿真工程师;立讯精密(股票代码:002475)首席仿真工程师;美国计算机软件公司Cadence Design Systems产品研发部信号完整性验证工程师;华勤技术(股票代码:603296)仿真模拟技术负责人。
打破硅极限新型功率MOSFET设计及关键技术
打破硅极限新型功率MOSFET设计及关键技术打破硅极限新型功率MOSFET设计及关键技术近年来,随着电子设备的快速发展和智能化水平的提高,功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为一种关键器件,扮演着越来越重要的角色。
然而,传统硅基功率MOSFET在面临功率密度和绝缘层厚度等方面的限制时,逐渐显露出其局限性。
为了满足越来越高的功率需求和高效能的要求,研究人员开始探索新型的功率MOSFET设计和关键技术,以打破硅极限。
一种被广泛研究的新型功率MOSFET是碳化硅(SiC)基功率MOSFET。
由于碳化硅具有高击穿场强、高导电性和高热容性等优异特性,使得碳化硅功率MOSFET具备了较高的开关频率和能耗效率。
此外,碳化硅功率MOSFET还能够操作在高温环境下,这在一些特殊的应用场景中具有重要意义。
然而,碳化硅功率MOSFET在设计和制造过程中仍然面临着一些挑战。
首先,碳化硅材料的生长和制备技术相对复杂,导致成本较高。
其次,碳化硅功率MOSFET对于CMP(化学机械抛光)等制程的要求较高,制造过程相对困难。
此外,由于碳化硅材料具有较高的反杂质吸收和较大的界面状态密度,使得电子迁移率降低和漏电流增加,从而影响了器件的性能。
为了克服上述挑战,研究人员提出了一些关键技术,以提升碳化硅功率MOSFET的性能。
首先,通过优化碳化硅材料的生长和制备工艺,可以降低材料的缺陷密度,提高材料的质量。
其次,采用先进的工艺技术,如高温退火和氧化物介质增强等方法,可以改善碳化硅材料与绝缘层之间的界面质量,减少界面态密度对器件性能的影响。
此外,提升源极掺杂和结构优化等技术也有助于减小漏电流并提高器件的电子迁移率。
除了碳化硅功率MOSFET,还有其他新型功率MOSFET的设计和关键技术值得关注。
例如,氮化镓(GaN)功率MOSFET具有高电子迁移率、高开关速度和高工作频率等优势。
研究人员通过优化氮化镓材料的晶体结构和生长技术,提高了GaN功率MOSFET的性能。
军工 功率半导体
军工功率半导体军工领域中,功率半导体是一项至关重要的技术,它在军事装备和武器系统中发挥着不可或缺的作用。
功率半导体器件可以将电能转化为其他形式的能量,如机械能或热能,用于驱动各种军事设备的运行。
它们的高效率和可靠性使得军事装备能够在极端环境下持续工作,确保战斗力的稳定输出。
功率半导体器件的应用范围非常广泛,包括导弹、雷达、通信设备、飞机、坦克等。
举例来说,导弹系统中的功率半导体器件能够提供足够的能量来驱动导弹发射装置,确保导弹能够准确地发射并追踪目标。
雷达系统中的功率半导体器件能够提供稳定的能量输出,确保雷达设备能够准确地探测目标并提供精确的信息。
功率半导体器件的关键技术包括材料选择、制备工艺和封装技术。
在材料选择方面,高性能的功率半导体器件通常采用化合物半导体材料,如碳化硅和氮化镓。
这些材料具有优异的导电性能和热导性能,能够在高温和高电压条件下稳定工作。
制备工艺方面,功率半导体器件的制备过程需要高精度的工艺控制和严格的质量检测,以确保器件的性能和可靠性。
封装技术则是将器件封装在适当的封装材料中,以保护器件免受外界环境的影响,提高器件的可靠性和耐久性。
军工领域对功率半导体器件提出了更高的要求,如高功率密度、高工作温度和抗辐射性能等。
为了满足这些要求,研究人员不断探索新的材料和制备工艺,并不断改进现有的器件结构和设计。
同时,军工企业也在不断推动功率半导体器件的发展,加强与科研机构的合作,共同推动军事装备的现代化和智能化。
功率半导体在军工领域的应用不仅提高了军事装备的性能和可靠性,还推动了军工技术的发展和创新。
随着科技的不断进步,功率半导体技术将继续发展,为军事装备的现代化提供更多的可能性和选择。
我们有理由相信,军工领域中的功率半导体技术将继续发挥重要作用,为保卫国家安全和维护世界和平作出积极贡献。
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功率半导体包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。
近年来,随着功率MOS(金属氧化物半导体)技术的迅速发展,功率半导体的应用范围已从传统的工业控制领域扩展到4C领域(计算机、通信、消费类电子产品和汽车电子),渗透到国民经济与国防建设的各个方面。
我国拥有国际上最大的功率半导体市场,拥有迅速发展的半导体代工线及国际上最大规模的人才培养体系,但中国功率半导体产业的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面。
功率半导体行业应加强技术力量的引进和消化吸收,大力发展设计技术,以市场带动设计,以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
发展功率半导体符合中国国情功率半导体器件是进行电能处理的半导体产品。
在可预见的将来,电能将是人类消耗的最重要能源,无论是水电、核电、火电还是风电,甚至各种电池提供的化学电能,大部分均无法直接使用,75%以上的电能应用需由功率半导体进行变换以后才能供设备使用。
每个电子产品均离不开功率半导体器件。
功率半导体的作用是使电能更高效、更节能、更环保并给使用者提供更多的方便。
如通过变频来调速,使变频空调在节能70%的同时更安静并让人更舒适;手机的功能越来越多,同时更加轻巧,很大程度上也得益于超大规模集成电路的发展和功率半导体研发的进步;同时,人们希望一次充电后有更长的使用时间,在电池技术没有革命性进步以前,需要更高性能的功率半导体器件进行高效的电源管理。
正是由于功率半导体技术能将“粗电”变为“精电”,因此它是节能减排的基础技术和核心技术。
随着绿色环保理念在国际上的确立与推进,功率半导体的发展应用前景更加广阔。
消费电子、工业控制、照明等传统市场需求的稳定增长以及汽车电子市场的逐渐扩大,加上通信和电子玩具市场的火爆,都使功率半导体市场继续保持稳步的增长态势。
同时,高效节能、环境保护已成为当今全世界的共识,提高效率与减少待机功耗已成为消费电子与家电产品的两个非常关键的指标。
中国目前已经开始针对某些产品提出能效要求,对冰箱、空调、洗衣机等产品实施了能效标识政策,这些提高能效的要求又成为功率半导体迅速发展的另一个重要驱动力。
据国际权威机构预测,2011年功率半导体在中国市场的销售量将占全球的50%,年销售额接近200亿美元。
与微处理器、存储器等数字集成半导体相比,功率半导体不追求尺寸的快速缩小,它的产品寿命周期可为几年甚至十几年。
同时,功率半导体也不要求最先进的生产工艺,其生产线成本远低于“摩尔定律”制约下的超大规模集成电路的发展成本。
因此,功率半导体非常适合我国的产业现状以及我国能源紧张和构建和谐社会的国情。
国家政策推动产业进步目前,国内功率半导体高端产品的研发与国际大公司相比还存在很大差距,高端器件替代进口的工作才刚刚开始。
因此国内半导体企业在提升工艺水平的同时,应不断加大国内功率半导体技术的创新力度和提高产品性能,以满足高端市场的需求,促进功率半导体市场的健康发展以及国内电子信息产业的技术进步与产业升级。
在政策方面,国家中长期发展规划、重大科技专项、国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金等都明确提出要加快集成电路、软件、关键元器件等重点产业的发展,在国家刚刚出台的《电子信息产业调整和振兴规划》中,强调着重从集成电路和新型元器件技术的基础研究方面开展系统深入的研究,为我国信息产业的跨越式发展奠定坚实的理论和技术基础。
在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006年-2020年)》中明确提出,功率器件及模块技术、半导体功率器件技术、电力电子技术是未来5年~15年15个重点领域发展的重点技术之一。
在目前国家重大科技专项的“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”和“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”两个专项中,也将大屏幕PDP(等离子显示屏)驱动集成电路产业化、数字辅助功率集成技术研究、0.13微米SOI通用CMOS与高压工艺开发与产业化等功率半导体相关课题列入支持计划。
在国家973计划和国家自然科学基金重点和重大项目中,属于功率半导体领域的宽禁带半导体材料与器件的基础研究也一直是大力支持的研究方向。
总体而言,从功率半导体的市场需求和国家政策分析来看,我国功率半导体的发展呈现以下3个方面的趋势:硅基功率器件以实现高端产品的产业化为发展目标,高压集成工艺和功率IC以应用研究为主导方向,第三代宽禁带半导体功率器件、系统功率集成芯片PSoC(可编程系统级芯片)以基础研究为重点。
国内技术水平仍处低端在中国半导体行业中,功率半导体器件的作用长期以来都没有引起人们足够的重视,发展速度滞后于大规模集成电路的发展。
国内功率半导体器件厂商的主要产品还是以硅基二极管、三极管和晶闸管为主,目前国际功率半导体器件的主流产品功率MOS器件只是近年才有所涉及,且最先进的超结低功耗功率MOS尚无法生产,另一主流产品IGBT(绝缘栅双极型晶体管)尚处于研发阶段;宽禁带半导体器件主要以微波功率器件(SiCMESFET和GaNHEMT)为主,尚未有针对市场应用的宽禁带半导体功率器件的产品研发;目前的市场热点———高压BCD集成技术虽然引起了从功率半导体器件IDM厂家到集成电路代工厂的高度关注,但目前尚未有成熟稳定的高压BCD工艺平台可供高性能智能功率集成电路的批量生产。
由于高性能功率半导体器件技术含量高和制造难度大,目前国内的生产技术与国外先进水平存在较大差距,很多中高端功率半导体器件必须依赖进口。
差距主要表现在以下4个方面:一是产品技术水平落后。
国外以功率MOS为代表的新型功率半导体器件已经占据主要市场,而国内功率器件生产还以传统双极器件为主,功率MOS以平面工艺的VDMOS为主,缺乏高元胞密度、低功耗、高器件优值的功率MOS器件产品;国际上热门的以Superjunction(超级结)为基础的低功耗MOS器件在国内尚处于研发阶段;IGBT只能研发基于穿通型PT工艺的600V产品或者NPT型1200V低端产品,远远落后于国际水平。
二是工艺技术水平较低。
国内大部分功率半导体分立器件的生产仍采用IDM(垂直整合制造)方式,采用自身微米级工艺线,主流技术水平和国际水平相差至少2代以上,产品以中低端为主。
但近年来随着集成电路产业的迅速发展,国内半导体工艺条件已大大改善,已拥有进行一些高端产品如槽栅功率MOS、IGBT甚至超结器件的生产能力。
三是高端人才资源匮乏,尤其是高端设计人才和工艺开发人才非常缺乏,现有研发人员的设计水平有待提高,特别是非常缺乏具有国际化视野的高端设计人才。
四是国内市场前10大厂商中无一家本土厂商,半导体功率器件产业仍处在国际产业链分工的中低端。
对于附加值高的产品如IGBT、AC-DC功率集成电路等,现阶段国内仅有封装能力,不但附加值极低,还形成了持续的技术依赖。
以强化器件设计能力为突破口功率半导体是最适合中国发展的半导体产业,相对于超大规模集成电路而言,其资金投入较低、产品周期较长、市场关联度更高。
但中国功率半导体的发展必须改变目前封装强于芯片、芯片强于设计的局面,应大力发展设计技术,以市场带动设计,以设计促进芯片,以芯片壮大产业。
功率半导体芯片不同于以数字集成电路为基础的超大规模集成电路,功率半导体芯片属于模拟器件的范畴。
功率器件和功率集成电路的设计与工艺制造密切相关,因此国际上著名的功率器件和功率集成电路提供商均属于IDM企业。
但随着代工线的迅速发展,国内如华虹NEC、成芯、无锡华润上华等均可提供功率半导体器件的代工服务,并正积极开发高压功率集成电路制造平台。
功率半导体生产企业也应借鉴集成电路设计公司的成功经验,成立独立的功率半导体器件设计公司,充分利用代工线先进的制造手段,依托自身的销售网络,生产高附加值的高端功率半导体器件产品。
设计弱于芯片是因为设计力量的薄弱。
虽然国内一些功率半导体生产企业新建设了6英寸功率半导体器件生产线,但生产能力还远未达到设计产能。
其中的关键原因是技术人员特别是具有国际视野和丰富生产经验的高级人才的缺乏。
企业应加强技术人才的培养与引进,积极开展产学研协作,以雄厚的技术实力支撑企业的发展。
我国功率半导体行业的发展最终还应依靠功率半导体IDM企业,在目前自身生产条件落后于国际先进水平的状况下,IDM企业不能局限于自身产品线的生产能力,应充分依托国内功率半导体器件庞大的市场空间,用技术去开拓市场,逐渐从替代产品向产品创新、牵引整机发展的方向转变。
同时,要大力提高设计能力,一方面依靠自身工艺线进行生产,加强技术改造和具有自身工艺特色的产品创新;另一方面要借用先进代工线的生产能力,壮大自身产品线,加速企业发展。
相关链接功率半导体技术发展趋势在功能多样化的“MoreThanMoore(超摩尔定律)”产品领域,功率半导体是其重要组成部分。
虽然不同应用领域对功率半导体技术的要求有所不同,但从其发展趋势来看,功率半导体技术的目标始终是提高功率集成密度,减少功率损耗。
因此功率半导体技术研发的重点是以提高效率、增加功能、减小体积、不断发展新的器件理论和结构为突破口,促进各种新型器件的发明和应用。
下面我们对功率半导体技术的功率半导体器件、功率集成电路和功率系统集成等三个方面的发展趋势进行梳理和分析。
功率半导体器件:国内也称为电力电子器件,包括功率二极管、功率MOSFET以及IGBT等。
为了使现有功率半导体器件能适应市场需求的快速变化,需要大量融合超大规模集成电路制造工艺,不断改进材料性能或开发新的应用材料,继续优化完善结构设计、制造工艺和封装技术等,提高器件功率集成密度,减少功率损耗。
目前,国际上在功率半导体器件领域的热点研究方向主要为器件新结构和器件新材料。
功率集成电路(PIC):是指将高压功率器件与信号处理系统及外围接口电路、保护电路、检测诊断电路等集成在同一芯片上的集成电路,又称为智能功率集成电路(SPIC)。
智能功率集成作为现代功率电子技术的核心技术之一,随着微电子技术的发展,一方面向高压高功率集成(包括基于单晶材料、外延材料和SOI材料的高压集成技术)方向发展,同时也向集成更多的控制(包括时序逻辑、DSP及其固化算法等)和保护电路的高密度功率集成领域发展,以实现功能更强的智能控制能力。
功率系统集成技术:在向低功耗高密度功率集成技术发展的同时,功率半导体也逐渐进入传统SoC和CPU、DSP等领域。
目前,SoC的功耗问题已经成为制约其发展的瓶颈,因此研发新的功率集成技术是解决系统功耗的重要途径。
同时,随着线宽的进一步缩小及内核电压的降低,产业对电源系统提出了更高要求。
为了在标准CMOS工艺下发展包括功率管理功能的低功耗SoC,功率管理单元需要借助数字辅助的手段,即数字辅助功率集成技术(DAPI)。
DAPI技术是近几年数字辅助模拟设计在功率集成方面的深化与应用,即采用更多数字的手段,辅助常规的模拟范畴的集成电路在更小线宽的先进工艺线上得到更好性能的电路。