躋身第三代半導體市場 ST助力全球碳中和

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

　　據(jù)調(diào)查，工業(yè)領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?！?/p>

ST進入第三代半導體雙賽道

　　ST擁有多項新能源科技，其寬禁帶技術已經(jīng)催生出一系列相關應用。電力科技對實現(xiàn)高效用能與節(jié)能降耗起著關鍵作用，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。

　　寬禁帶半導體擁有工作電壓高、開關速度快、工作溫度高、導通電阻低、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。整條電力轉換鏈，從發(fā)電側開始，經(jīng)過輸配電、儲電和變流，再到最終的用電側也就是終端用戶。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換鏈的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，做出卓有成效的貢獻。

　　碳化硅與氮化鎵導體能夠滿足的需求略有不同，簡單來說就是帶來更強的電能。碳化硅能夠提升開關頻率，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體在碳化硅應用中涵蓋包括汽車制造、工業(yè)應用等領域。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轉換器等配套設備，這些能夠帶來更長的行駛里程、車輛自重的減輕等優(yōu)勢。

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

　　碳化硅的工業(yè)應用還包括提高服務器和數(shù)據(jù)云存儲器的供電效率，此外還可應用于自動化的工業(yè)驅(qū)動電機制造，碳化硅能夠讓設備體積、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、風車和服務器供電站等領域也有同樣作用。

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

　　意法半導體CEO Jean-Marc Chery曾經(jīng)講過，“ST的目標是2024年在碳化硅領域做到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)領軍企業(yè)共同合作?！?/p>

氮化鎵推出新品

　　近日意法半導體新發(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%。目前意法半導體利用氮化鎵技術生產(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，進一步擴大氮化鎵產(chǎn)品組合，增加導通電阻不同的晶體管產(chǎn)品。意法半導體還繼續(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，以便進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，“意法半導體在汽車制造和工業(yè)界已經(jīng)將碳化硅的應用提上日程，同時也已進入大規(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)新碳化硅的應用。我們也在持續(xù)不斷地在新興科技和生產(chǎn)線改良進行投入，以便應對未來海量的、不斷增長的市場需求。氮化鎵在市場上進行大規(guī)模普及可能要稍晚一些，因為要等到技術成熟，但碳化硅已有非常廣泛的應用范圍。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。”