在全球可持续发展共识的推动下，“数字化”和“低碳化”正以势不可挡之势席卷着各行各业，目前已有不少厂商加大了对绿色低碳技术研发和应用的投入力度，并在“零碳制造”与“节能降耗”等方面取得了不错的成绩，而英飞凌（Infineon）就是其中最具代表性的一家。
作为全球领先的半导体供应商，英飞凌凭借多年积累的丰富半导体生产工艺技术，先后推出了一系列基于碳化硅（SiC）的创新产品和解决方案，特别是今年全新推出的CoolSiC™ MOSFET Generation 2（G2）技术和XHP™ 2 CoolSiC™ MOSFET半桥模块，更是将碳化硅的性能优势发挥到极致，进一步推动了整个半导体领域的低碳化进程。
那么，英飞凌是如何持续推进碳化硅技术革新的？又是如何在绿色低碳发展之路找到突破口的？在近日举行的碳化硅媒体发布会上，英飞凌官方对其进行了详细介绍，并分享了相关领域的技术发展与应用情况。
碳化硅市场，机遇与挑战并存
说起碳化硅，想必大家都不陌生。作为第三代半导体材料的杰出代表，碳化硅不仅继承了前两代半导体材料的优良特性，更在多个关键性能指标上实现了质的飞跃，其高频率、高效率、高耐压、高耐流等优势，为新能源汽车、智能电网、航空航天，以及高功率电子设备等领域带来了前所未有的发展机遇。
据英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉介绍，碳化硅是满足可持续性能源生产和消费的核心技术。据Yole Intelligence报告显示，预计从2024年到2029年，全球碳化硅市场规模将从31亿欧元增长到90亿欧元，年复合增长率超过24%。未来5年，碳化硅市场将会呈现出显著的增长趋势。
而英飞凌在碳化硅领域已经深耕了30多年，并始终保持着引领者的地位。从1992年开始研发碳化硅技术，到2001年推出世界上第一个商用的碳化硅二极管，再到2019年发布了革命性的CoolSiC™ MOSFET技术，英飞凌的碳化硅产品几乎覆盖整个能源全链条。而今年，英飞凌又创新性地带来了第二代CoolSiC™ MOSFET技术，以及XHP™ 2 CoolSiC™ MOSFET半桥模块，再一次凭借先进技术和卓越性能赢得了全球市场的认可。
（英飞凌科技高级副总裁、工业与基础设施业务大中华区负责人于代辉）
尽管碳化硅半导体元器件已经展现出了巨大的潜力与优势，但不可否认的是，这种新型半导体材料在实际应用中仍然面临着多重挑战。比如，碳化硅晶体的一致性差、单晶生长速度缓慢；现有的碳化硅材料生产工艺相对复杂，加工成本较高且良率偏低，难以与传统的硅器件竞争。此外，碳化硅材料的特性也带来了设计上的困难，比如高功耗密度下的热管理、与封装材料之间的热膨胀系数不匹配等问题。除了技术挑战，还有市场需求和成熟度等，也是决定是否使用碳化硅材料制造IGBT的重要因素。
为了有效地解决问题和应对挑战，英飞凌从“稳、先、卓、优、融”五个方面采取了措施。其中，“稳”指的是技术和产品的稳定性，以及保障供货的稳定性；“先”指的是坚持技术创新驱动，保持行业技术领先；“卓”指的是追求卓越，致力于在产品质量和性能上不断超越自我；“优”指的是不断优化产能布局，根据市场需求变化和行业发展趋势，合理调整产品结构；“融”指的是深度融入本土生态圈，加强与本土企业的合作关系，与产业链上下游共同应对挑战，实现共赢发展。
在英飞凌看来，碳化硅这个市场的舞台是非常巨大的，前景也是十分可观的。所以，在这个机遇与挑战并存的领域，只有建立多元化、多层次、全方位的新发展路径，才能在行业竞争中脱颖而出。
以零碳为目标，深耕可持续发展
随着全球能源危机的不断加剧，追求更高效的能源转换效率变得至关重要，而碳化硅技术恰恰就是这样一种功率半导体的能效提升技术。
据英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐介绍，这些年，英飞凌凭借对行业的深刻洞察和对客户痛点的精准把握，不断创新碳化硅相关产品与解决方案，致力于用领先的技术和半导体工艺将碳化硅器件的性能提升到新的水平。基于此，英飞凌提出了一个目标，希望成为行业“首选的零碳技术的创新伙伴”，希望通过自身产品和技术创新，以及与客户在应用领域的协同创新，共同赋能产业绿色低碳转型。
然而，英飞凌发现，业内对于碳化硅技术，即使是非常资深的工程师，往往也会经常出现两个常见的误区：一是，可靠性之争。不少人认为，平面栅Planar相对简单，因此可靠性高；而沟槽栅Trench设计和生产工艺复杂，因此容易引发可靠性问题。那么，英飞凌的Trench为什么比Planar更可靠？其原因就在于英飞凌的沟槽栅技术可以通过更厚的氧化层和更高的筛选电压，来最大限度地降低门极氧化层的缺陷密度，从而更好地保障可靠性。
二是，碳化硅性能的评价原则。有人说，碳化硅性能主要看单位面积导通电阻RSP，电阻越小，产品越好。还有人说，英飞凌的参数虽然是业界最低的，但为什么到了高温下参数漂移很大，是不是产品不可靠？其实，RSP是重要的参数，但并非唯一重要。碳化硅性能评价原则是多元的，比如开关损耗、导通损耗、封装热阻/杂感、鲁棒性及可靠性等，都是评估碳化硅性能的关键因素。而高温漂移则是碳化硅本身的一个物理特性，为了解决漂移的问题，英飞凌为用户提供了非常详尽的设计参数，可以帮助工程师用足、用好每一个器件。
正如前面提到的，英飞凌希望能够成为“首选的零碳技术的创新伙伴”，在能效创新和设计创新上，为各行各业找到正确的解决方案。
（英飞凌科技副总裁、工业与基础设施业务大中华区市场负责人沈璐）
为了进一步推进碳化硅业务发展，英飞凌将以“三个持续”助力社会实现低碳化转型。首先是在技术迭代方面，将持续布局，步履不停；其次是在产品方案方面，将持续创新，超越期待；最后是在布局未来方面，将持续深耕，穿越周期。
“英飞凌不是一家将自己的碳化硅战略业务仅仅依赖于一个市场、一个产品、一个客户的供应商，而更多的是确保有足够丰富的产品系列，能够满足不同的客户和不同的行业。”沈璐表示，碳化硅是一个功率能效转换的创新提升技术，其创新的目的不仅仅是为了创新，而是为了能够搭建一个可持续的未来。在此背景下，英飞凌提出了一个零碳目标，希望2025年的碳排放量将比2019年减少70%，并在2030年实现零碳的最终目标。
技术革新之路，英飞凌永不止步
都说技术可以推动社会进步，但技术本质上是一种手段，其核心价值在于其展示的性能及特性。
据英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽介绍，每当人们谈论功率器件时，通常都会关注其基本特性，比如电压等级、导通电阻等。然而，评判一项技术或一款产品是否优秀，仅凭静/动态特性是远远不够的，还需要综合考虑其可靠性、稳定性，以及易用性等因素。
以碳化硅器件为例，其性能评估涉及多个关键方面，包括栅极氧化层的可靠性、坚固的体二极管、驱动电压的延展性，以及抗短路能力等，这些都是评估碳化硅器件性能不可忽视的一环。所以，对于英飞凌而言，碳化硅技术的不断进步，实际上是在持续优化器件的性能，并不断提升其可靠性。
（英飞凌科技高级技术总监、工业与基础设施业务大中华区技术负责人陈立烽）
除了器件技术，封装技术同样至关重要。为了确保晶圆性能得以充分发挥，就必须采用更为先进的封装方法。然而，传统器件无论是单板还是模块，通常采用的都是标准焊接方式，这样很难达到完全平滑的焊接效果。相比之下，采用英飞凌.XT扩散焊技术则能显著改善这一情况。因为该技术可以使芯片与载体之间的结合处变得非常紧密，这样不仅有助于降低热阻，提高散热效率，还能显著提升焊接的可靠性，从而增强器件对于温度热应力的抵抗能力。
而在工艺技术方面，英飞凌也是处于行业领先水平，其早在多年前就已经发布了冷切割技术。该技术旨在更加充分的利用材料，特别是在工艺器件生产的一道工序减薄环节中，可以大幅减少材料被磨削掉，从而造成不必要的浪费。
另外值得一提的是，作为今年的标志性新产品，英飞凌新二代CoolSiC™ MOSFET G2的问世，更是将其不断寻求技术突破体现得淋漓尽致。据悉，英飞凌开创性的CoolSiC™ MOSFET沟槽栅技术推动了高性能CoolSiC™ MOSFET G2解决方案的发展，实现了更加优化的设计选择。与目前的SiC MOSFET技术相比，该产品具有更高的效率和可靠性，可将MOSFET的主要性能指标（如能量和电荷储量）提高20%。同时，结合屡获殊荣的.XT封装技术，英飞凌以更高的导热性、更优的封装控制，以及更出色的性能，进一步提升了基于CoolSiC™ MOSFET G2的设计潜力。
（英飞凌部分产品展示）
总之，在技术革新的道路上，英飞凌永不止步！未来，英飞凌将持续深耕碳化硅技术，携手行业伙伴一起助力半导体产业绿色低碳转型，为全球可持续发展的战略目标而不懈努力。
