英飛凌：以芯創新碳化硅產品應用創新之路（11頁）.pdf

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1、1public趙天意 英飛凌科技工業與基礎設施以芯創新，碳化硅產品應用創新之路2Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06 可再生能源持續增長，增加電力轉換和控制需求；高壓直流，提升電網可靠性、靈活調度能力和可擴展性；智能電網，增加固態斷路器、電力路由等需求；可再生能源及電網升級電動汽車普及和擴展工業、消費能效+智能提升 電動汽車滲透率增加，功率半導體需求，遠超內燃汽車；電動汽車動力轉換系統升級，增加對碳化硅等產品需求；充電樁、OBC等需求持續增加，支持電動汽車發展；高效節能家用電器，如空調

2、和冰箱，提升轉換效率需求；工業變頻、軟起、伺服等大規模應用，推動能效升級；人工智能、機器人等應用，激勵半導體行業增長；新型能源系統發展和進化，推動功率半導體行業復蘇及快速增長57452761368815892022202320242025來源：WSTS歷史數據。|預測來源：WSTS、Omdia、Gartner、TechInsights；2024/05更新市場規模（營收）預計收入范圍全球半導體市場V型曲線市場規模（十億美元）3%-8%19%24%3Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06功率

3、半導體技術發展200年，第三代半導體進階之路1st1824年，瑞典化學家Berzelius在人工生長金剛石的過程中發現碳化硅90年代至21世紀初，碳化硅因其耐高溫、高耐壓、高電流承載能力和低導通電阻等優勢，開始被廣泛研究用于功率器件。21世紀1020年代，碳化硅技術取得重要突破，以英飛凌代表的多家公司，開始實現碳化硅器件的商業化生產，市場逐漸擴大。202426年，8寸碳化硅工廠投產，材料合成、器件設計和制造工藝全面創新以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體，將在市場應用和產品創新雙驅動下，覆蓋各種應用場景，成為功率半導體主流產品4Copyright Infineon Technologies A

4、G 2024.All rights reserved.public2024-06高效率綠色應用系統級性價比壽命周期可靠性功率半導體產品進化方向碳化硅發展挑戰，未來，我們需要什么樣的碳化硅產品？可再生能源及電網升級電動汽車普及和擴展工業、消費能效+智能提升新型能源系統應用需求市場應用發展驅動力碳化硅產品創新產品設計創新生產工藝創新系統應用創新小尺寸低成本更高效5Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06碳化硅發展之路1/5：優化結構設計，降低損耗，提升效率及開關速度平面型結構碳化硅溝槽型結構碳

5、化硅平面柵結構溝槽柵結構工藝復雜程度簡單復雜電場分布和擊穿電壓只能承受較低的擊穿電壓減少電場濃度，能承受更高的擊穿電壓開關速度平面柵因電荷累積效應，開關速度較慢降低電荷積累效應，具有更快的開關速度元胞密度和導通電阻平面結構，導通電阻相對較高高元胞密度，有利于減少導通電阻，降低功耗浪涌電流和短路能力平面結構有利于表面散熱，但受電場分布等影響，短路和抗浪涌能力較弱更優化的電場分布+更低的電荷積累效應，提升短路能力可靠性平面結構易受宇宙射線、器件表面氧化及潮濕等影響溝槽的垂直結構帶來更低的缺陷密度，同時提升高溫抗氧化性、耐腐蝕等性能溝槽柵側壁形成溝道結構，提高溝道遷移率的同時消除JFET區域，進一步

6、降低器件導通電阻，開關速度更快，器件性能相對高效。6Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06碳化硅發展之路2/5：快速迭代芯片+封裝創新，持續提升可靠性及性價比CoolSiC MOSFET 第二代SiC技術在提升質量和可靠性的前提下，將MOSFET的主要性能指標（如能量和電荷儲量）提高了20%，不僅提升了整體能效，更進一步降低了系統成本。Smaller,lighter and more powerful inverters with ever increasing Watt/kgIncre

7、asing power for reducing charging timeCompact integrationof inverter and motorFan less drive in industrial automation7Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06碳化硅發展之路3/5：生產工藝創新及擴展，提升良率、增加產能、降低成本Boule splitting reduces raw material losses by 50%!Traditional wire sawing

8、 wastes 75%of raw material!In the pastTodayFurther optionWafer splitting results in minimal raw material losses!1xCrystalTechnology Up to 2xSawing Grinding Boule Splitting GrindingWafer Splitting SiC waferSiC bouleSiC bouleCold Split technologyBouleBoule-splittingEpitaxyDevice fabricationLower halfE

9、pitaxyDevice fabricationUpper halfWafer splittingWafer dicing 提高晶圓利用率，以最小材料損失精確分割碳化硅；全球第一個通過冷分割技術認證工藝方案；建立中試線，全系列成功量產經驗；2xVideo about Cold Split technology8Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06碳化硅發展之路4/5：完善產品系統，實現系統級優化設計，提升系統性價比例：采用2kV SiC產品解決方案，優化光儲系統拓撲結構，減低系統成本：

10、降低3倍元件能量損耗；實現更高能量密度；降低50%元件數量；簡化控制邏輯及電路設計。英飛凌碳化硅方案，覆蓋從400V3300V應用，涵蓋分立器件+模塊等各種封裝解決方案，為客戶系統優化提供全面支持！Price19Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06碳化硅發展之路5/5：落地應用，聚焦系統，開拓碳化硅產品應用創新之路人工智能、數據中心、工業電源實現能效目標，能量損失減少50%；降低TCO（總擁有成本），降低PUE（數據中心總能耗/IT設備能耗）；提升功率密度100%。充電樁縮減50%充電

11、時間；更高能效+更少冷卻工作能耗；提升分立器件參數，覆蓋更高功率等級，實現更優壽命周期成本。家用電器（冰箱、空調、熱泵等）實現更高能效等級；減少家電損耗發熱；支持更緊湊的設計，減少所占空間；減少元件數量，降低組裝成本。光伏、儲能可再生能源實現更簡單、更輕、更緊湊設計，損耗降低50%；更高的可靠性，更長無故障系統壽命時間；組合使用SiC和IGBT方案，提升光儲系統性價比。10Copyright Infineon Technologies AG 2024.All rights reserved.public2024-06總結：我們需要什么樣的碳化硅產品：設計、封裝、工藝、系統全面創新“碳化硅等第三

12、代半導體，是應對可持續能源生產和新能源消費趨勢的戰略核心力量”設計：溝槽柵創新 滿足市場快速增長的產能需求，確保供應鏈安全；持續產能投資（全球最大工廠）及工藝改善（冷切割），降低生產成本。通過領先芯片-封裝連接技術，創新提供最高等級環境適應性；創新焊接工藝，最大限度提高芯片性能及可靠性。聚焦性能和可靠性之間的最佳平衡，確保壽命周期成本最優；將效率提升到新水平，降低能量損耗。封裝：芯片封裝協同工藝：創新及產能提升系統：完善可擴展產品組合+為客戶的不同系統需求提供組合選擇，實現系統最優化設計；全面豐富的SiC+驅動組合，適應不同系統需求。11英飛凌工業功率應用技術大會2024 IPAC Live covers:TRENCHSTOP IGBT7 Discrete(H7)CoolSiC MOSFET M1H-Easy Module Middle Power IGBT7 Module 2kV SiC Discrete and Modules Infineon SiC Gen2 Technology&ProductsMore to come Scan QR Code for More Information