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尚阳通:新应用爆发,怎样持续突围功率半导体细分赛道

简介尚阳通:新应用爆发,怎样持续突围功率半导体细分赛道 功率半导体是电子功率器件中功率转换和电路控制的核心器件。根据Yole的数据...

尚阳通:新应用爆发,怎样持续突围功率半导体细分赛道

功率半导体是电子功率器件中功率转换和电路控制的核心器件。根据Yole的数据,中国已经成为世界上最大的功率半导体消费市场。据估计,到2021年,全球电力设备市场将增长到441亿美元,年增长率为4.1%。然而,在国内和国际市场上,这一领域的制造商之间的竞争是激烈的。目前,欧美制造商仍主导着功率半导体器件份额最大的IGBT和场效应晶体管产品。然而,近年来,中国企业有机会在高压超结场效应晶体管轨道上抓住新的轨道。

上洋通成立于2014年,专注于电力设备,现在它已经在中国的这条道路上留下了自己的印记。2019年,尚阳通的超结场效应晶体管在国内市场,尤其是汽车充电桩电源和通信电源市场赢得了很高的声誉。这些市场的主流设计曾经被英飞凌、东芝等公司的设备占据,但现在越来越多的电源工程师将尚阳通的电源设备作为他们的首选。


在今年的上海电子展上,深圳尚洋通科技带来了其硅基产品系列,包括中低压SGT金属氧化物半导体场效应晶体管/高压超结金属氧化物半导体场效应晶体管,IGBT及其模块。上洋通首席科学家曾大姐告诉Jiwei.com,公司从2015年开始从事研发工作,产品系列是一个逐步完善的过程。“在公司成立之初,产品主要销售给发光二极管和采矿机械。后来,随着产品种类和系列的不断改进,现在有充电桩电源、通讯服务器电源、发光二极管电源、电视电源、快速充电和家用电器。大量装运。”

“硬骨头”突破功率半导体市场

尚阳通是中国少数几家专注于功率半导体集成电路设计的公司之一。长期以来,电力设备领域一直被国际制造商牢牢占据。此外,客户对电源设备极为谨慎,这使得中国本土企业进入这一市场比其他IC类别更加困难。如果技术和产品不能落地,公司就不能生存和发展。

正是出于这种情况,尚阳通从一开始就基于自己的平台对产品创新和定义进行了战略布局,并通过与应用市场和营销方式的合作抓住了机遇,先切入了LED电源,然后进入了电视电源、充电桩电源、矿机和服务器电源市场。上洋通创造了自己的集成电路品牌SNOWMOS,其产品方向是场效应晶体管、IGBT、碳化硅和氮化镓,其创新和发展能力得到了市场的认可。

值得一提的是,超结金属氧化物半导体场效应晶体管和IGBT产品一直是国内产品的缺点,因为它们的设计技术难度高,制造工艺复杂,技术壁垒高。特别是,在电力电子领域,IGBT一直被称为“中央处理器”。尚阳通敢于“咬紧牙关”,通过技术创新,核心技术不断升级,更多核心部件实现国产化,帮助国内电力电子产业链升级发展。目前,尚阳通的SNOWMOS产品广泛应用于新能源汽车充电桩、OBC通信及服务器、发光二极管电视机等。

关于上洋通在超结型场效应晶体管中的未来发展方向,曾大姐指出,超结型场效应晶体管有两种不同的技术路线,包括多次外延和深槽刻蚀。前者由英飞凌代表,后者由东芝代表。但是,在尚看来,今后将会出现越来越多的深槽刻蚀方案。曾大姐表示,上阳通在超结型场效应晶体管方面的主要发展方向是平台设计,将根据不同的应用推出不同的产品系列。“我们现在已经推出了第三代超级结MOSFET,将来还会推出第四代和第五代。在相同的导通电阻下,其Rsp更低,成本更低。”此外,在中低压场效应晶体管产品方面,目前有两种不同的技术路线:沟槽场效应晶体管和开关磁阻场效应晶体管。场效应晶体管具有较低的比导通电阻和较快的开关速度。目前,尚阳通已经推出了第二代SGT金属氧化物半导体场效应晶体管,这一代的性能已经达到国际主流水平。


“硅器件和第三代半导体材料的未来是一种竞争关系”

尚也开始布局第三代半导体材料氮化镓和碳化硅。曾大姐介绍说,上洋通已经推出了SiC的SBD,将来还会推出相应的MOSFET,GaN器件也在开发中。"与硅器件相比,这些新型功率器件有一些固有的缺点,如可靠性和抗雪崩能力."曾大姐指出,硅器件的成熟和大规模生产的能力已经得到广泛验证。

“总之,硅器件和第三代半导体的未来是一种竞争关系,这对客户来说是一件好事,他们可以有更多的选择空,选择更能满足需求的产品。对于原厂来说,这也是一件好事,它可以促使我们不断进步,推出更符合客户需求的产品。”曾大姐说。

例如,最近最热门的话题之一就是快速充电。超结硅技术的快速充电在能量密度上接近氮化镓。曾大姐介绍说,硅器件与氮化镓器件相比的优势是:硅器件更加成熟,其长期可靠性已经得到充分验证。同时,基于硅器件的鲁棒性,其抗雪崩的能力也优于硅器件;目前硅器件的价格也比较便宜;目前,有很多公司可以生产硅器件,他们的大规模生产能力已经得到充分验证。相比之下,氮化镓器件生产能力的瓶颈也是一个大问题。因此,在他看来,在未来很长一段时间内,硅器件仍将是市场的主流。

此外,曾大姐指出,小容量快速充电是目前的一大趋势,降低快速充电容量主要是为了提高功率器件的开关速度。据报道,上阳通公司的F系列设备的开关速度已得到优化。未来将在F系列的基础上推出更高速的器件,其开关品质因数Rsp*Qg将在F系列基础上进一步降低30%,以更好地满足快速充电客户的需求。


国内替代,新的基础设施和下游应用爆发,功率半导体继续点燃

2020年以来,国内电力设备市场进一步点燃。

随着中美贸易争端的持续,国内替代的浪潮已经兴起。随着产品稳定性的提高,服务器、新能源汽车和智能家电的国内客户已经能够取代国外品牌,他们更倾向于使用国产电源设备来稳定供应链资源和提高产品性能。与此同时,中国政府大力推进“新基础设施”建设,这也带动了电力设备市场的爆发。具体来说,“新基础设施”主要包括七大领域:5G基础设施、UHV、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电站、大数据中心、人工智能和工业互联网,对电力设备的需求也在爆炸式增长。此外,汽车动力装置领域也有新的发展。例如,特斯拉的中国工厂在此之前已经登陆并大规模生产,特斯拉首次将碳化硅电力设备用于电动汽车,这也将推动国内电力设备制造商跟进。

最近,新能源汽车充电桩的加速发展被地方政府频繁提及。据曾大姐介绍,目前充电桩通常包括两个阶段,即前阶段的PFC和后阶段的DC-DC。他透露,尚阳通的超级结型场效应晶体管已经在这两个阶段得到应用,并已实现批量交付。据介绍,目前上洋通600伏导通电阻在22 Oho至40 Oho之间的设备主要服务于15~30KW的充电桩模块。与此同时,尚阳通也在准备具有较低导通电阻的器件,以满足较高输出功率模块的要求,如40~50KW。在大功率充电桩模块方面,曾大姐认为IGBT可以替代效率要求不高的前PFC端的超级结MOSFET,但在DC-DC端,IGBT的速度仍然比较慢,很难替代。

摘要:随着工业、汽车、无线通信和消费电子领域新应用的出现,以及节能减排需求的日益迫切,中国功率半导体市场需求巨大,容易催生新产业和新技术。有了优惠的国家政策,功率半导体将成为“中国核心”的最佳突破口。


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