隨著全球能源轉型與電氣化進程加速,從電動汽車電驅系統,到支撐可再生能源并網的電力系統,再到驅動人工智能算力的數據中心等,這些決定未來的高增長領域,其能效、性能與成本突破,高度依賴于功率半導體的技術革新。
行業風口之上,匯聚了全球半導體領域的頂尖領導者、創新者和投資者的美國國際半導體電力峰會(I.S.E.S. USA Power 2025)于近期召開,旨在應對對可擴展、高效寬帶隙(WBG)半導體解決方案的迫切需求。作為峰會一大亮點,安森美(onsemi)電源方案事業群汽車電源部副總裁兼總經理Fabio Necco發表精彩演講,介紹了安森美兼具卓越能效與成本效益的功率半導體解決方案,在賦能高效技術、構建低碳未來中體現的核心價值。
值得一提的是,作為安森美垂直整合碳化硅戰略的關鍵推動者,安森美電源方案事業群副總裁兼首席技術官Pavel Freundlich博士也因其在推動下一代汽車和工業電源轉換技術發展中的卓越貢獻,在峰會上榮膺2025年度終身成就獎,這無疑是對安森美技術領導力的又一力證。
從千瓦到兆瓦,能源利用進入高功率新常態
盡管不同應用場景對功率半導體的具體要求各異,市場需求看似分散,但Fabio Necco在演講中敏銳地指出,一個貫穿始終的趨勢清晰可見——所有關鍵領域對電子器件功率等級的需求都在以前所未有的速度持續攀升。
以幾個典型場景為例,電動汽車從早期的7kW家用慢充,到如今主流的350kW+直流快充,功率增長了數十倍;AI數據中心單個機架的功率需求正從30kW向300kW+邁進,以支撐日益龐大的算力消耗;光伏逆變器也從60kW級別向350kW+甚至更高演進,以適應更大規模的清潔能源并網,儲能系統更是直接瞄準了1MW乃至1.5MW+的級別……市場向更高功率的演進,驅動著對更先進、更強大功率半導體方案的需求,Fabio Necco表示安森美聚焦于30V至1700V寬電壓范圍,提供創新的功率半導體器件解決方案,業務覆蓋汽車電子、工業自動化和AI數據中心等市場。
在電動汽車中,從傳統的400V架構向800V甚至更高電壓架構演進,是系統效率提升和車身輕量化的關鍵。更高的電壓意味著在同等功率下電流可以大幅降低,從而允許使用更細的線纜和更小巧的電子器件,為車輛“減負”并提升整體性能。800V架構也為實現更快充電速度鋪平了道路,能夠極大緩解用戶的里程焦慮。而在此過程中,SiC器件憑借其高開關頻率和低能量損耗的特性,成為提升電動汽車電機驅動、車載充電器(OBC)以及DC-DC轉換器效率的關鍵。據Fabio Necco介紹,安森美實現了對SiC技術的全鏈條掌控,EliteSiC產品組合已涵蓋650V/1200V/1700V的二極管及650V/900V/1200V的FET,并提供包含IGBT與SiC二極管的混合模塊以及性能卓越的全SiC模塊。
構建可持續能源系統,功率半導體器件同樣扮演著重要角色。例如光伏逆變器中,實現極致的功率轉換效率、更優的熱管理方案、嚴苛環境下的長期可靠性以及日益緊湊的尺寸和多功能集成,都對功率器件提出了更高要求;在儲能系統中,高效的雙向功率轉換、適應不斷提升的電池電壓的電池管理系統,以及通過熱優化設計最大限度降低冷卻需求的努力,無一不依賴于先進功率器件的支持。
此外,AI算力的需求爆發正以前所未有的態勢重塑數據中心,由大語言模型等AI應用驅動,數據中心的功耗正經歷指數級增長。面對如此巨大的能源消耗,電源模塊必須在有限空間內實現更高的功率密度和業界領先的轉換效率,安森美正積極應對AI數據中心對更高電流密度、更快開關性能和更優熱管理性能的極致追求,推動電源向更高額定功率、更高效率和更高功率密度的極限演進。
“智勝”之道:從材料到封裝制造的深度創新
面對激烈的市場競爭,Fabio Necco表示安森美之所以能保持領先,“智勝”之道在于對關鍵領域的技術創新和深度整合。
眾所周知,寬禁帶材料如碳化硅和氮化鎵正加速取代傳統硅基器件,SiC相較于硅,具有2倍的電子飽和速度、3倍的導熱率、3倍的禁帶寬度和10倍的介電擊穿場強,從而實現更低的開關損耗、更低的熱阻、更高的工作溫度和更優的高壓阻斷特性。
安森美不僅在SiC等材料技術上持續投入,更通過創新的器件結構設計,使得器件的關鍵性能參數如導通電阻不斷優化,例如在SiC技術中從Hex-Cell結構到Strip-Cell結構降低了約16%,再到Trench-Cell結構進一步降低了約25%,從而顯著提升效率和功率密度。在IGBT技術上,通過不斷減薄晶圓厚度和優化場截止層(FS)設計,持續挖掘硅基器件的潛力,實現更高的效率和更強的功率處理能力。
另一方面,功率密度的不斷攀升,封裝技術也從配角走向臺前,成為決定系統性能和可靠性的關鍵瓶頸。安森美在封裝優化上通過多維度改進有效解決了散熱難題,顯著提升了整體系統性能和可靠性。例如,在互連技術上,從傳統的焊料互連逐步升級到燒結互連,再引入燒結+夾片技術,顯著降低了電阻和功率損耗;在耐高溫材料的選擇上,逐步采用銀燒結、銅燒結/嵌入等先進技術,使器件能夠承受更高的工作溫度,延長了使用壽命,并直接推高了模塊的功率密度;通過創新模塊設計和優化散熱路徑,實現了更低的熱阻,從而在相同溫升下可以承載更大功率,或在同等功率下保持更低的工作溫度,最終實現更高的功率密度和更輕的系統重量。
Fabio Necco總結道,安森美通過獨特的EliteSiC戰略,實現了從SiC晶錠生長和襯底制造、外延層生長、芯片設計與制造、分立器件與模塊封裝,直至系統級應用的全面垂直整合。目前,安森美已完全實現150mm SiC晶圓的內部供應,并正積極向更大尺寸的200mm晶圓遷移,同時大力開發代表下一代技術的先進溝槽型MOSFET。這種“從原材料粉末到成品封裝功率器件”的端到端制造能力,不僅確保了供應鏈的強大韌性和穩定性,更能保證卓越的產品品質,并能快速響應瞬息萬變的市場需求,為客戶提供定制化和高性能的解決方案。
“1+1>2”的價值體現
事實上,安森美的愿景遠不止于提供單個高性能器件,而是致力于通過其兩大核心支柱——“智能電源”和“智能感知”解決方案的深度融合,為客戶帶來遠超各部分簡單疊加的“1+1>2”的系統級價值。
正如Fabio Necco所介紹,智能電源解決方案通過在功率器件和模塊中集成智能控制邏輯、保護功能和診斷能力,使電源系統變得“更聰明”,從而幫助客戶超越性能目標,降低系統成本與重量,并提升整體能效。而智能感知解決方案作為物理世界與數字世界之間的橋梁,為各種應用提供了關鍵的洞察力,其專有特性滿足了嚴苛的應用需求,包括卓越的成像性能兼顧人眼視覺與機器視覺,有力驅動著汽車安全與工業自動化的發展。
例如,在先進汽車應用中,智能感知系統獲取的環境信息可以實時反饋給由智能電源系統控制的車輛部件,實現更精準、更高效、更安全的動態控制;在工業自動化領域,智能傳感器監測設備狀態,智能電源系統則根據這些數據優化能源分配和電機控制,實現預測性維護和能效最大化……這種強大的協同效應,正是安森美致力于為客戶創造的獨特且深遠的價值。
相約上海,I.S.E.S.中國峰會即將啟幕
功率半導體無疑是驅動21世紀基礎設施建設與產業變革的核心引擎,這場關乎未來的全球對話,同樣將迎來“中國篇章”。作為全球主要的電動汽車、可再生能源及工業市場,中國不僅是前沿技術的核心應用場,更是推動全球供應鏈創新和發展的關鍵。
在此背景下,國際半導體高管峰會中國峰會(I.S.E.S. China)將于9月22-23日在上海舉行,以“重塑半導體卓越之道——創新、可持續與全球變革(Redefining Semiconductor Excellence: Innovation, Sustainability, and Global Transformation)”的主題,大會聚焦于推動半導體生態體系的創新突破、可持續發展及協同增長,重點圍繞汽車電子、功率器件、先進封裝技術等熱點領域展開深入探討。
活動亮點
驅動移動出行一半導體在汽車產業的應用:"車規級芯片產業的全球格局與中國實踐"將深入探討標準化協同如何賦能全球汽車產業新生態,眾多領先企業代表將分享汽車半導體領域的應用案例。
氮化鎵(GaN)與碳化硅(SiC)技術創新:
安森美等企業將圍繞 GaN 和 SiC技術在能效提升中的應用展開演講。
Yole將分析功率半導體在汽車及人工智能領域的發展趨勢。
數據中心功率器件與AI賦能智能駕駛
電子器件封裝技術
圓桌討論:投資與創業資本——驅動未來創新
特邀沙特主權基金探討企業出海中東策略
安森美演講大咖
峰會現場也將有安森美大咖出席,深度結合中國產業實踐分享獨到洞見,共同擘畫中國能源與電氣化的未來藍圖。
Dinesh Ramanathan 安森美企業戰略高級副總裁
Marcus Kneifel博士 安森美系統工程高級副總裁
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原文標題:高功率時代如何突圍?安森美I.S.E.S.演講干貨全復盤,I.S.E.S.中國峰會9月啟航!
文章出處:【微信號:onsemi-china,微信公眾號:安森美】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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