以下完整內(nèi)容發(fā)表在「SysPro電力電子技術(shù)」知識(shí)星球-《TMC2025觀察|功率半導(dǎo)體創(chuàng)新技術(shù)》系列- 文字原創(chuàng)，素材來(lái)源：TMC 現(xiàn)場(chǎng)記錄、廠商官網(wǎng)- 本篇為節(jié)選，完整內(nèi)容會(huì)在知識(shí)星球發(fā)布，歡迎學(xué)習(xí)、交流

導(dǎo)語(yǔ)：上周去參加了第十七屆國(guó)際汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)年會(huì)（TMC2025），作為年會(huì)核心板塊的“新能源汽車及功率半導(dǎo)體協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)論壇”，匯聚了英飛凌、Yole、比亞迪、吉利、理想、芯聯(lián)集成、采埃孚、羅姆、ST等全球頂尖企業(yè)，以及中國(guó)科學(xué)院、復(fù)旦大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)，圍繞第三代/第四代半導(dǎo)體材料應(yīng)用、SiC/GaN功率模塊先進(jìn)封裝革命、車規(guī)級(jí)芯片自主化等議題展開深度研討。
從SiC在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的前沿應(yīng)用，到CIPB功率芯片嵌入式封裝從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的創(chuàng)新突破；從基于氮化鎵PCB嵌埋封裝在混合動(dòng)力汽車的實(shí)踐，到SiC功率模塊先進(jìn)封裝技術(shù)的最新成果。全方位呈現(xiàn)行業(yè)創(chuàng)新活力這場(chǎng)技術(shù)盛宴不僅揭示了功率半導(dǎo)體如何重塑新能源汽車的“心臟”，更勾勒出未來(lái)三年行業(yè)技術(shù)路線圖與產(chǎn)業(yè)生態(tài)重構(gòu)方向在哪里？
我會(huì)用"三部曲"解讀本次TMC年會(huì)關(guān)于功率半導(dǎo)體相關(guān)議題的主要內(nèi)容，看看這一年寬禁帶功率半導(dǎo)體發(fā)生了哪些有趣的故事？出現(xiàn)了哪些前瞻性的解決方案？又帶來(lái)了怎樣的技術(shù)革新？圖片來(lái)源：TMC

目錄

TMC2025觀察 |功率半導(dǎo)體創(chuàng)新技術(shù)的20個(gè)前瞻故事（上篇）

1. 英飛凌：第三代半導(dǎo)體主驅(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

2. 芯聯(lián)集成：創(chuàng)“芯”智造，助推新能源汽車行業(yè)發(fā)展

3. 鎵仁半導(dǎo)體：車規(guī)級(jí)功率器件的第四代半導(dǎo)體材料應(yīng)用與商業(yè)化前景

4. Yole：全球功率模塊最新進(jìn)展及模塊 - 逆變器聯(lián)合設(shè)計(jì)

5. 比亞迪：SiC在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

6. 西安交大：CIPB功率芯片嵌入式封裝 - 從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全鏈路創(chuàng)新

7. HORSE：基于氮化鎵PCB嵌埋封裝的新一代混合動(dòng)力汽車功率半導(dǎo)體模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用

8. 日立：一款高性能SiC功率模塊，具備直接冷卻功能和最高功率循環(huán)能力

|SysPro備注：本文為概述，更多記錄與解讀請(qǐng)?jiān)谥R(shí)星球中查閱

01 英飛凌

第三代半導(dǎo)體主驅(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

英飛凌的高級(jí)首席工程師趙振波先生，為我們帶來(lái)了關(guān)于“第三代半導(dǎo)體主驅(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)”的精彩報(bào)告。

趙先生首先介紹了第三代半導(dǎo)體，特別是碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）在電動(dòng)汽車主驅(qū)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。他指出，與傳統(tǒng)的硅基功率器件相比，SiC和GaN在開關(guān)速度、結(jié)溫和物理特性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效提升功率轉(zhuǎn)換效率，減小產(chǎn)品體積，提高功率密度。

圖片來(lái)源：Infineon

具體來(lái)說(shuō)，Si基功率器件，在導(dǎo)通壓降和開關(guān)損耗之間存在一個(gè)權(quán)衡曲線，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)損模式。而SiC和GaN則能夠在這些方面取得突破，尤其是在高頻和高溫應(yīng)用場(chǎng)景下表現(xiàn)出色。目前，SiC主要應(yīng)用于6英寸晶圓，而英飛凌已經(jīng)開始布局8英寸晶圓的生產(chǎn)，以進(jìn)一步提高產(chǎn)能和降低成本。

在應(yīng)用方面，SiC在電動(dòng)汽車電驅(qū)系統(tǒng)和光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景，而GaN則主要應(yīng)用于消費(fèi)類電子，如服務(wù)器電源轉(zhuǎn)換等高頻、低壓場(chǎng)景。趙先生還提到，盡管SiC和GaN具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如芯片并聯(lián)時(shí)的均流問(wèn)題、門級(jí)可靠性問(wèn)題以及宇宙射線導(dǎo)致的射線失效率問(wèn)題等。

圖片來(lái)源：Infineon

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，英飛凌在芯片設(shè)計(jì)、封裝技術(shù)和系統(tǒng)解決方案上進(jìn)行了持續(xù)創(chuàng)新。例如，通過(guò)優(yōu)化溝槽柵結(jié)構(gòu)、提高芯片密度、采用先進(jìn)的封裝技術(shù)等手段，不斷提升SiC和GaN功率器件的性能和可靠性。同時(shí)，英飛凌還提供了包括感知、控制、執(zhí)行在內(nèi)的全方位解決方案，以滿足客戶多樣化的需求。

圖片來(lái)源：Infineon

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

02 芯聯(lián)集成

創(chuàng)“芯”智造，助推新能源汽車行業(yè)發(fā)展

芯聯(lián)集成的伍剛先生，為我們分享了“創(chuàng)‘芯’智造，助推新能源汽車行業(yè)發(fā)展”的主題報(bào)告。

伍先生首先介紹了新能源汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，指出隨著全球新能源汽車銷量的快速增長(zhǎng)，功率器件市場(chǎng)容量也在急劇上升。

圖片來(lái)源：芯聯(lián)集成

他提到，新能源汽車的發(fā)展正從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)牽引，用戶更加關(guān)注續(xù)航、安全和性價(jià)比等方面。因此，電驅(qū)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)也呈現(xiàn)出“五高兩低”的特點(diǎn)，即高效率、高可靠、高性能、高電壓、高集成、低成本和低噪聲。

圖片來(lái)源：芯聯(lián)集成

在功率產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)方面，伍先生重點(diǎn)介紹了芯聯(lián)集成在SiC模組封裝技術(shù)上的創(chuàng)新。他展示了芯聯(lián)集成從灌封三合一模塊 -> 框架式塑封三合一模塊->無(wú)框架式模塊的封裝技術(shù)演變過(guò)程。這些創(chuàng)新不僅提高了模塊的結(jié)溫、降低了雜散電感，還顯著提升了功率密度和可靠性。

圖片來(lái)源：芯聯(lián)集成

此外，伍先生還介紹了芯聯(lián)集成在嵌入式封裝技術(shù)上的進(jìn)展。他提到，嵌入式封裝技術(shù)能夠有效降低開關(guān)損耗、提升電控功率和電機(jī)效率，同時(shí)減小體積和重量，非常適合高轉(zhuǎn)速電機(jī)、高壓電池系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)景。芯聯(lián)集成已經(jīng)成功開發(fā)出多種嵌入式封裝產(chǎn)品，并與客戶合作進(jìn)行了定制化開發(fā)。

圖片來(lái)源：芯聯(lián)集成

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

03 鎵仁半導(dǎo)體

車規(guī)級(jí)功率器件的第四代半導(dǎo)體材料應(yīng)用與商業(yè)化前景

杭州鎵仁半導(dǎo)體有限公司的聯(lián)合創(chuàng)始人江繼偉博士，為我們帶來(lái)了關(guān)于“車規(guī)級(jí)功率器件的第四代半導(dǎo)體材料應(yīng)用與商業(yè)化前景”的報(bào)告。

圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

江博士首先介紹了第四代半導(dǎo)體材料氧化鎵的基本特性和優(yōu)勢(shì)。他指出，氧化鎵具有超寬禁帶寬度、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、低導(dǎo)通電阻等優(yōu)異性能，在高壓、大電流和功率應(yīng)用方面具有巨大潛力。同時(shí)，氧化鎵的制備材料成本相對(duì)較低，且硬度與硅接近，便于復(fù)用成熟的Si加工設(shè)備進(jìn)行切割和CMP制程。

圖片來(lái)源：鎵仁半導(dǎo)體

在商業(yè)化前景方面，江博士提到，氧化鎵在新能源汽車、充電樁、高壓電力電子設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。他展示了國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)在氧化鎵材料、器件和應(yīng)用方面的最新進(jìn)展，并指出氧化鎵產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步完善。

圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

然而，江博士也坦誠(chéng)地提到了氧化鎵在材料制備和器件應(yīng)用方面面臨的挑戰(zhàn)。例如，氧化鎵在高溫下容易分解，與金屬坩堝反應(yīng)等問(wèn)題導(dǎo)致長(zhǎng)晶成本較高。針對(duì)這些問(wèn)題，江博士介紹了鎵仁半導(dǎo)體在獨(dú)創(chuàng)鑄造法方面的研究成果，并展示了其在降低長(zhǎng)晶成本、提高晶圓質(zhì)量方面的顯著成效。

圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[4]

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

04 Yole

全球功率模塊最新進(jìn)展及模塊 - 逆變器聯(lián)合設(shè)計(jì)

Yole的楊宇博士，為我們帶來(lái)了“全球功率模塊最新進(jìn)展及模塊 - 逆變器聯(lián)合設(shè)計(jì)”的主題報(bào)告。

楊博士首先總結(jié)了全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，指出中國(guó)是全球最大的電動(dòng)汽車市場(chǎng)，歐洲和美國(guó)市場(chǎng)也在快速增長(zhǎng)。他提到，隨著電動(dòng)汽車滲透率的不斷提高，功率器件市場(chǎng)容量也在急劇上升。

圖片來(lái)源：Yole,2023年數(shù)據(jù)

在功率模塊技術(shù)進(jìn)展方面，楊博士介紹了多種新型封裝技術(shù)和材料的應(yīng)用情況。例如，塑封模塊在碳化硅功率器件中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛；焊接技術(shù)的改進(jìn)使得模塊的可靠性和散熱性能得到顯著提升；混合碳化硅模塊和嵌入式芯片技術(shù)則進(jìn)一步提高了功率密度和效率。

圖片來(lái)源：Yole

此外，楊博士還提出了模塊與逆變器聯(lián)合設(shè)計(jì)的概念。他指出，通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)可以優(yōu)化系統(tǒng)性能、降低成本并提高可靠性。例如，通過(guò)定制化設(shè)計(jì)模塊可以更好地匹配逆變器的需求；通過(guò)優(yōu)化連接方式和散熱結(jié)構(gòu)可以減小雜散電感和提高散熱效率。

圖片來(lái)源：Yole

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

05 比亞迪

SiC在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

比亞迪汽車工程研究院高壓器件開發(fā)部經(jīng)理劉海軍先生，為我們分享了“SiC在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

劉經(jīng)理首先介紹了比亞迪在SiC功率器件應(yīng)用方面的領(lǐng)先地位。他提到，比亞迪早在2020年就將SiC功率器件應(yīng)用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，并取得了顯著成效。通過(guò)采用SiC功率器件，比亞迪的電動(dòng)汽車在動(dòng)力性、工況效率和充電速度等方面都得到了顯著提升。

在具體應(yīng)用方面，劉經(jīng)理詳細(xì)介紹了比亞迪在SiC功率模塊設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面的經(jīng)驗(yàn)。他提到，比亞迪通過(guò)采用氮化硅陶瓷基板、雙面銀燒結(jié)等先進(jìn)技術(shù)，提高了模塊的耐壓能力、過(guò)流能力和可靠性。同時(shí)，比亞迪還通過(guò)優(yōu)化模塊布局和電容設(shè)計(jì)等手段，降低了雜散電感和開關(guān)損耗。

圖片來(lái)源：比亞迪

此外，劉經(jīng)理還展示了比亞迪在千伏電壓平臺(tái)下的SiC功率器件應(yīng)用成果。他提到，通過(guò)采用1500V SiC芯片和先進(jìn)的封裝技術(shù)，比亞迪成功實(shí)現(xiàn)了千伏電壓下的高效能量轉(zhuǎn)換和快速充電功能。

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

06 西安交大

CIPB功率芯片嵌入式封裝 - 從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全鏈路創(chuàng)新

西安交大電氣學(xué)院的楊旭教授，為我們帶來(lái)了“CIPB功率芯片嵌入式封裝 - 從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)的全鏈路創(chuàng)新”的學(xué)術(shù)報(bào)告。

楊教授首先指出了寬禁帶器件在封裝方面面臨的挑戰(zhàn)。他提到，由于寬禁帶器件開關(guān)速度快、熱流密度高，傳統(tǒng)的封裝技術(shù)已經(jīng)難以滿足其性能需求。因此，需要開發(fā)新型的封裝技術(shù)來(lái)充分發(fā)揮寬禁帶器件的優(yōu)勢(shì)。

圖片來(lái)源：西安交大

針對(duì)這一問(wèn)題，楊教授介紹了CIPB（Chip in Power Board）功率芯片嵌入式封裝技術(shù)。他提到，CIPB技術(shù)通過(guò)將功率芯片直接嵌入到PCB基板中，實(shí)現(xiàn)了高密度布線、低雜散電感和高效散熱等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，CIPB技術(shù)還便于實(shí)現(xiàn)模塊化和定制化設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

圖片來(lái)源：西安交大

在實(shí)驗(yàn)室研究方面，楊教授展示了其團(tuán)隊(duì)在CIPB技術(shù)方面的多項(xiàng)創(chuàng)新成果。例如，他們通過(guò)優(yōu)化PCB材料和結(jié)構(gòu)、改進(jìn)互聯(lián)工藝等手段，提高了CIPB模塊的可靠性和性能。同時(shí)，他們還探索了將磁體等元件嵌入到PCB中的可能性，進(jìn)一步拓展了CIPB技術(shù)的應(yīng)用范圍。

圖片來(lái)源：西安交大

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

07 吉利汽車動(dòng)力院

基于氮化鎵PCB嵌埋封裝的新一代混合動(dòng)力汽車功率半導(dǎo)體模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用

吉利汽車動(dòng)力研究院前瞻技術(shù)與戰(zhàn)略中心總工程師馬永泉博士，為我們分享了“基于氮化鎵PCB嵌埋封裝的新一代混合動(dòng)力汽車功率半導(dǎo)體模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用”的最新研究成果。

馬博士首先指出了混合動(dòng)力汽車在功率半導(dǎo)體應(yīng)用方面面臨的挑戰(zhàn)。他提到，由于混合動(dòng)力汽車需要同時(shí)滿足高效能和低成本的需求，傳統(tǒng)的Si基功率器件已經(jīng)難以滿足其性能需求。而碳SiC功率器件雖然性能優(yōu)異，但成本較高，難以大規(guī)模應(yīng)用。

圖片來(lái)源：Yole

針對(duì)這一問(wèn)題，馬博士提出了基于氮化鎵（GaN）PCB嵌埋封裝技術(shù)的解決方案。他提到，GaN功率器件具有高頻、高效、高溫工作等優(yōu)點(diǎn)，且成本相對(duì)較低，非常適合應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車中。通過(guò)采用PCB嵌埋封裝技術(shù)，可以進(jìn)一步提高GaN功率器件的功率密度和可靠性。

圖片來(lái)源：吉利

在具體應(yīng)用方面，馬博士展示了吉利汽車在GaN PCB嵌埋封裝模塊設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面的經(jīng)驗(yàn)。他提到，吉利汽車通過(guò)采用先進(jìn)的封裝工藝和測(cè)試手段，成功開發(fā)出了高性能、高可靠性的GaN PCB嵌埋封裝模塊。這些模塊在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用取得了顯著成效，不僅提高了整車的能效和性能，還降低了成本和體積。

圖片來(lái)源：吉利

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

08 日立能源

一款高性能SiC功率模塊，具備直接冷卻功能和最高功率循環(huán)能力

最后，日立能源有限公司的副總裁Tobias Keller先生，為我們介紹了“一款高性能SiC功率模塊，具備直接冷卻功能和最高功率循環(huán)能力”的產(chǎn)品特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

Tobias先生首先介紹了日立能源在SiC功率模塊研發(fā)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)力。他提到，日立能源通過(guò)不斷優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)、封裝技術(shù)和冷卻系統(tǒng)等手段，成功開發(fā)出了多款高性能、高可靠性的SiC功率模塊。

圖片來(lái)源：日立

在具體產(chǎn)品方面，Tobias先生詳細(xì)介紹了這款具備直接冷卻功能和最高功率循環(huán)能力的SiC功率模塊。他提到，該模塊采用了先進(jìn)的直接冷卻技術(shù)，能夠有效降低芯片溫度、提高散熱效率。同時(shí)，該模塊還具備出色的功率循環(huán)能力，能夠在惡劣的工作環(huán)境下保持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖片來(lái)源：日立

此外，Tobias先生還展示了該模塊在電動(dòng)汽車、電動(dòng)卡車、電動(dòng)巴士等領(lǐng)域的應(yīng)用案例。他提到，該模塊憑借其高性能、高可靠性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)贏得了眾多客戶的認(rèn)可和信賴。

圖片來(lái)源：日立

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布

09 總結(jié)與展望

最后，總結(jié)下<上篇>的內(nèi)容。

本次TMC會(huì)議功率半導(dǎo)體論壇的交流，有一個(gè)明顯的感覺(jué)就是：諸多企業(yè)工程團(tuán)隊(duì)在背后都做了大量的思考和實(shí)踐，功率半導(dǎo)體技術(shù)在電動(dòng)汽車及其他相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域仍然有很多值得探索的地方。

概括下來(lái)圍繞這幾方面：從第三代半導(dǎo)體到第四代半導(dǎo)體材料的探索和應(yīng)用；從功率模塊封裝技術(shù)的創(chuàng)新（內(nèi)嵌式PCB封裝技術(shù)）到模塊與逆變器的聯(lián)合設(shè)計(jì)；從SiC在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的成功應(yīng)用到GaN在混合動(dòng)力汽車中的潛力挖掘，再到高性能SiC功率模塊的研發(fā)和探索……這些前沿技術(shù)和創(chuàng)新成果不僅為我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示，也為我們指明了未來(lái)的發(fā)展方向。感謝上述企業(yè)和專家老師們的精彩分享，受益匪淺！

|SysPro備注：以上為摘要，更多現(xiàn)場(chǎng)記錄在知識(shí)星球中發(fā)布