隨著摩爾定律推進(jìn)并達(dá)到物理極限，以第三代半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的新興技術(shù)正迅速崛起。以碳化硅、氮化鎵寬禁帶化合物為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，展現(xiàn)巨大的市場(chǎng)前景。

11月15日，在2022慕尼黑華南電子展上，意法半導(dǎo)體功率、分立及模擬器件部門(mén)應(yīng)用開(kāi)發(fā)經(jīng)理陳偉接受了我愛(ài)方案網(wǎng)采訪，就意法半導(dǎo)體寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)品及應(yīng)用做了詳細(xì)介紹。

陳偉表示“我們意法半導(dǎo)體工業(yè)電源及能源技術(shù)創(chuàng)新中心主要專(zhuān)注于做電源方案的設(shè)計(jì)和研究，比如說(shuō)我們會(huì)利用最新的第三代半導(dǎo)體材料，給客戶設(shè)計(jì)一些氮化鎵、碳化硅這方面的方案，讓客戶更好地能夠應(yīng)用ST的碳化硅和氮化鎵的產(chǎn)品”。在此次慕尼黑華南電子展上，ST帶來(lái)的就是這幾大領(lǐng)域產(chǎn)品及應(yīng)用，包括：智能出行，電源和能源，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)。

與傳統(tǒng)硅基MOSFET和IGBT相比，寬禁帶為功率晶體管市場(chǎng)帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì)。意法半導(dǎo)體應(yīng)用碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體技術(shù)，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，將這一領(lǐng)域的全新產(chǎn)品推向市場(chǎng).

三大領(lǐng)域的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及競(jìng)爭(zhēng)力：智能出行、電源與能源、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)

據(jù)介紹，智能出行領(lǐng)域的主要特點(diǎn)是基于數(shù)字化的控制平臺(tái)STM32，為客戶打造更安全、更環(huán)保、更智聯(lián)的產(chǎn)品和出行體驗(yàn)。在電源和能源領(lǐng)域，意法半導(dǎo)體有很多基于STM32 數(shù)字化的電源解決方案，很多方案就是應(yīng)用了ST第三代半導(dǎo)體材料碳化硅和氮化鎵，這樣的方案具有的特點(diǎn)：一是高效率；二是高功率密度。可以幫助客戶全方位地提高電源的轉(zhuǎn)換效率。在物聯(lián)網(wǎng)&互聯(lián)領(lǐng)域，提供了基于ST豐富的產(chǎn)品，比如：傳感器產(chǎn)品、嵌入式處理方案，連接技術(shù)，無(wú)線應(yīng)用、智能家居，雙無(wú)刷電機(jī)等等解決方案，產(chǎn)品種類(lèi)很豐富。

ST的寬禁帶半導(dǎo)體布局主要圍繞碳化硅和氮化鎵兩類(lèi)主流產(chǎn)品進(jìn)行。就電源和能源方案，陳偉做了具體介紹，在本次展會(huì)中，意法半導(dǎo)體帶來(lái)的方案都是基于第三代半導(dǎo)體材料碳化硅和氮化鎵。重點(diǎn)展出的是30kW三相VIENNA PFC；基于ST的碳化硅MOSFET和STM32的3kW的5G通信電源；基于STM32的2KW三相交錯(cuò)并聯(lián)的ZVS TTP PFC；還有基于氮化鎵SGT120R65AL和MasterGaN1的19V-200W的AC-DC適配器，以及基于數(shù)字控制器ST-ONE和氮化鎵芯片MasterGaN 的65W USP PD適配器方案。還有像100W無(wú)線充電方案，給電動(dòng)工具充電的無(wú)線充電方案。這些方案都是通過(guò)使用ST的碳化硅和氮化鎵產(chǎn)品，來(lái)提高電源的效能和它的轉(zhuǎn)換效率。這些方案的優(yōu)勢(shì)在于：效率更高，功率密度更大，體積更小。

基于ST的碳化硅MOSFET和STM32的3kW的5G通信電源

ST的氮化鎵適配器相較于傳統(tǒng)適配器，在成本上有什么優(yōu)勢(shì)？

傳統(tǒng)普通充電器的基礎(chǔ)材料是硅，但隨著硅的極限逐步逼近，用戶對(duì)充電器通用性、便攜性的需求提高，傳統(tǒng)材料被取代，氮化鎵快充市場(chǎng)規(guī)模越來(lái)越廣闊。

據(jù)陳偉介紹，如果是單顆功率管去比較，比如一顆氮化鎵的功率管，同樣的耐壓和導(dǎo)通電阻，就目前的市場(chǎng)體量來(lái)說(shuō)，它會(huì)比一顆硅基的MOSFET要貴。從整個(gè)方案來(lái)說(shuō)，提高開(kāi)關(guān)頻率，提高效率，使得它的熱管理更好，體積更小，可以省下其他一部分像機(jī)械方面的成本。所以如果看一個(gè)整體方案，不會(huì)比傳統(tǒng)比較大的充電器（成本）高，如果是單顆功率管，它成本更高，因?yàn)榈壍膬r(jià)格一定會(huì)比現(xiàn)在的硅基的MOSFET要貴，但是通過(guò)優(yōu)化整體方案，可以從整體方案控制成本，所以氮化鎵適配器不會(huì)比傳統(tǒng)適配器更貴。

也就是說(shuō)，優(yōu)化整體方案，氮化鎵適配器相對(duì)來(lái)說(shuō)體積更小，價(jià)格就會(huì)更便宜。但是單個(gè)管的話，會(huì)貴一些。陳偉認(rèn)為，不僅是碳化硅，氮化鎵功率管的技術(shù)，更要針對(duì)性的發(fā)揮他們的優(yōu)勢(shì)，減少整個(gè)系統(tǒng)的成本或者減少整個(gè)方案的成本，性價(jià)比就會(huì)更高。要相信隨著氮化鎵和碳化硅技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模會(huì)越來(lái)越大，應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，所以成本也會(huì)逐步降下來(lái)，這樣就會(huì)更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

ST AC-DC 適配器方案

市場(chǎng)需求的集中領(lǐng)域以及主要的客戶群體

陳偉表示，從半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)做的市場(chǎng)分析來(lái)看，碳化硅的MOSFET或者碳化硅的模塊主要應(yīng)用的最大行業(yè)就是在電動(dòng)汽車(chē)上，包括純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)。2021年的數(shù)據(jù)顯示這部分的應(yīng)用超過(guò)了60%，2022年發(fā)布的報(bào)告，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)占了62.8%。另外在能源行業(yè)，比如說(shuō)新能源、逆變、光伏、儲(chǔ)能，占到了14%。第三個(gè)主要在工業(yè)應(yīng)用方面，如：服務(wù)器電源、通信電源、數(shù)據(jù)中心電源、大概占到12%。

隨著碳化硅技術(shù)已經(jīng)深入到汽車(chē)制造行業(yè)。意法半導(dǎo)體持續(xù)不斷地在新興科技領(lǐng)域進(jìn)行投入，如今能全然應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

在客戶群體方面，他介紹說(shuō)“電動(dòng)汽車(chē)是我們最主要或者說(shuō)是我們最專(zhuān)注的客戶群體。另外是工業(yè)應(yīng)用的客戶，像那些比較著名的服務(wù)器的提供供應(yīng)商，服務(wù)器電源的系統(tǒng)供應(yīng)商，都是我們專(zhuān)注的客戶群體。因?yàn)樘蓟枰呀?jīng)在這個(gè)領(lǐng)域，比如像3kW、5kW、6kW的工業(yè)電源領(lǐng)域，它的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。還有跟電動(dòng)汽車(chē)配套的充電樁，因?yàn)槌穗妱?dòng)汽車(chē)要充電，每臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)外部的充電樁也是碳化硅應(yīng)用非常大的領(lǐng)域”。

意法半導(dǎo)體一直在積極布局寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，據(jù)方案網(wǎng)了解，作為世界半導(dǎo)體產(chǎn)品重量級(jí)供應(yīng)商，意法半導(dǎo)體長(zhǎng)期以來(lái)跟蹤寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)展，不斷通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和儲(chǔ)備資源建立寬禁帶半導(dǎo)體電子元器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售完整體系，如今已經(jīng)成為以SiC和GaN材料的半導(dǎo)體元器件領(lǐng)先供應(yīng)商。