半導體產業網訊：11月6日，第三代半導體功率器件及封測技術峰會在深圳會展中心成功召開。

　　本次會議由半導體產業網、第三代半導體產業、博聞創意會展（深圳）有限公司主辦，蘇試宜特檢測技術股份有限公司、全國 LED 產業產教融合（東莞）職業教育集團支持協辦，會上來自南方科技大學、深圳大學、深圳清華大學研究院、英飛凌、蘇試宜特、譽鴻錦電子、基本半導體、泰克科技等專家學者企業代表圍繞碳化硅、氮化鎵功率器件模塊封裝技術，芯片先進封裝之失效分析、功率器件的性能表征和可靠性測試等主題展開研討交流。開場由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟人才發展中心副主任孫騰主持，報告環節特邀請深圳大學材料學院研究員、廣東省杰青劉新科博士主持。

報告環節特邀主持人：深圳大學材料學院研究員、廣東省杰青劉新科博士

南方科技大學深港微電子學院副教授 葉懷宇博士

　　會上，南方科技大學深港微電子學院副教授葉懷宇博士在分享《碳化硅功率器件模塊封裝》主題報告中，從功率器件及第三代半導體展開詳細分享，他表示，第三代半導體碳化硅（SiC）相比于前兩代半導體材料，具備大禁帶寬度、大漂移速率、大熱導率、大擊穿場強等“四大”優勢，從而能夠開發出更適應高功率、高頻、高溫、高電壓等“四高”惡劣條件的功率半導體器件。整體來看，碳化硅的耐高壓能力是硅的10倍、耐高溫能力是硅的2倍、高頻能力是硅的2倍。與硅基模塊相比，碳化硅二極管及MOS管組成的模塊，不僅具有碳化硅材料本征特性優勢，在應用時還可以縮小模塊體積50%以上、消減電子轉換損耗80%以上，實現小能耗、小體積、小重量、小成本“四小”從而降低綜合成本。此外，報告還針對碳化硅功率器件及模塊，器件及封裝失效分析及SUSTech SiC Group等方面展開詳細案例分析和技術進展介紹。

蘇試宜特檢測技術股份有限公司處長蔡甦谷

　　蘇試宜特檢測技術股份有限公司處長蔡甦谷分享了《芯片先進封裝之失效分析與應用》主題報告。他介紹，先進封裝失效分析工具，失效分析與應用等方面展開詳細介紹。他表示傳統封裝分析工具有超聲波掃描、2D X射線檢測、機械切片研磨、離子束剖面研磨、掃描電鏡、2D/3D 光學顯微鏡等，先進封裝分析工具包括熱點偵測微光顯微鏡、3D X射線檢測、超聲波切割機、雙束可聚焦離子束、雙束電漿離子束等。隨后他結合實效分析案例及應用進行了詳細介紹。他介紹，目前蘇試宜特檢測技術股份有限公司蓋集成電路驗證檢測、數據報告分析以及科技咨詢服務于一體的高科技企業。蘇試宜特實驗室和業務辦公室分布在上海、北京、深圳、廈門、成都、西安等產業鏈發達地區，服務行業跨越商業工業 汽車電子產業，其中不乏博世、高通、先端電子、三星電子等歐美日韓的IC產業龍頭，以及華為-海思、寒武紀、地平線、中芯國際、紫光同創、華大北斗、集創北方、匯頂、紫光展銳、京東方等國內的行業翹楚。在半導體驗證與分析產業擁有近20年的雄厚經驗，作為“集成電路產業供應鏈專家醫院”蜚聲業內。

英飛凌汽車電子事業部動力與新能源業務市場部市場經理張昌明

　　英飛凌汽車電子事業部動力與新能源業務市場部市場經理張昌明分享了《分立碳化硅器件應用與系統熱設計》主題報告。報告從分立碳化硅器件在xEV應用領域分析，分立碳化硅器件的封裝類型與系統熱設計優化，分立碳化硅器件的特性等方面進行詳細分析介紹，以及英飛凌相應的解決方案。他介紹，英飛凌擁有豐富的汽車半導體產品線覆蓋全汽車應用領域，目前成為躍居全球第一車用半導體供應商。

深圳清華大學研究院高級工程師陳高攀

　　深圳清華大學研究院高級工程師陳高攀分享了《碳化硅襯底材料超光滑制造技術研究》主題報告。他介紹，團隊依托廣東省光機電一體化重點實驗室、深圳市微納制造重點實驗室，多年來致力于開展集成電路第三代半導體襯底材料、硅芯片、IC 芯片化學機械拋光方面的研究。他表示，一般來說，為了適應核能、大規模集成電路、激光和航天等尖端技術的需要而發展起來的以達到鏡面級加工表面為目、精度極高的一種跨學科綜合加工技術。超精密加工具有加工深度為亞微米級，加工精度可達納米級，表面粗糙度低于1納米，加工最小尺寸納米級等特點。碳化硅襯底超光滑制造面臨的挑戰，碳化硅具有高硬度、化學惰性、易碎性等特點，難以加工。據臺灣工研院測算：碳化硅加工制造成本占總成本的47%，給其應用帶來較大困難。其中，研磨工藝表面除了出現脆性崩裂外，亞表面存在裂紋及較大的殘余應力；降低磨粒或加工工具的硬度可以避免脆性去除，然而去除效率較低。在拋光工藝方面，化學反應層的結構、成分、密度等完全不同于基體，硬度遠低于樣件基體,幾乎對基體不產生影響，拋光后生成超光滑表面。激光加工屬于非接觸加工方式，不會產生機械損傷；激光加工工藝替代研磨工藝，激光加工后碳化硅襯底直接利采用化學機械拋光處理實現超光滑制造。并重點介紹了激光協同化學機械拋光技術，該技術具備去除亞表面缺陷，生成硅氧化物，提升摩擦性能等等優勢；并分享了激光加工熱加工、冷加工策略等，當前取得最優結果最優參數下SiC亞表面損傷層大幅減少；化學機械拋光3h 后在SEM下表面已經無機械作用產生缺陷。此外還介紹了催化輔助化學機械拋光技術，針對SiC拋光速率低瓶頸問題，將催化原理引入超光滑加工體系；引入紫外光來催化氧化反應，能夠提高氧化物質（?OH）的產生速率，從而提高SiC去除速率。加入新型催化劑能夠顯著降低活化能，使材料表面的化學反應容易發生，從而提高去除速率。

江西譽鴻錦電子技術有限公司總經理蔡翰宸

　　江西譽鴻錦電子技術有限公司總經理蔡翰宸分享了《氮化鎵MOS FET封裝應用》主題報告。他介紹了YHJ GaN FET 的封裝優勢及價值主張。他表示，HS GaN 100%解決了普通增強型(E mode)氮化鎵元件之柵極驅 動器、為了舍棄高成本的標準柵極驅動電路，而改采低成本之  “阻容降壓鉗制線路”，進而產生潛在布線設計不到位的 “炸 管” “炸機” 的高風險。總體也需要多達8個器件，除炸管風 險高之外，也占據較大的主板面積。HS GaN柵極驅動電路簡單，僅需2個電阻及一個二極管，與傳 統硅超結器件（super junction）相同，簡潔的布線電路有效降 低了PCB的占用面積，特別適合小尺寸的快充設計。主控IC至HS GaN元件柵極距離短，減少寄生電感效應，使得元件在高頻操作下能夠極大的減少柵極損耗。HS GaN兼容所有主控IC (主流驅動電壓通常為12V) ，不受限 于“直驅”或“合封”限制。支持QR返馳、箝位ACF返馳、升壓PFC與高瓦數半橋LLC諧振 拓樸.Rg/R1/D1 位于外部，可由外部調試Rg控制柵極關斷電壓 上升和開通電壓下降速度，有利于EMI和效率優化，直接驅動 氮化鎵元件不需使用驅動IC，可節省成本且系統相較于整合型 氮化鎵元件可應用于任何功率等級、任何頻率以及任何標準控 制/主控芯片。

深圳大學材料學院研究員、廣東省杰青劉新科博士

　　深圳大學材料學院研究員、廣東省杰青劉新科博士帶來了《氮化鎵單晶功率器件的研究進展》主題報告。他表示，第三代半導體氮化鎵切合國家“新基建”的國家戰略需求，國家科技部戰略性先進電子材料的穩定專項支持，卡脖子問題；響應雙碳政策，《深圳市進一步推動集成電路產業發展行動計劃(2019-2023年)》;2022年《深圳市人民政府關于發展壯大戰略性新興產業集群和培育發展未來產業的意見》; 2022年《半導體與集成電路高質量發展》新政；GaN產業位列20個戰略性新興產業重點細分領域之一。第三代半導體氮化鎵: 特色GaN-on-GaN工作，GaN-on-GaN技術路線的獨特特點：1）缺陷密度極低(約103cm-2); (2)橫行器件和縱向器件; (3) 相同器件面積下，更大的電流和更高的耐壓；(4) 超強的器件可靠性，無電流崩塌等；堅持“四個面向” 加快科技創新，面向經濟主戰場(GaN-on-Si)、面向國家重大需求(GaN-on-GaN) 。報告還重點介紹了基于氮化鎵單晶襯底的二極管器件，基于氮化鎵單晶襯底的三極管器件，2D/氮化鎵單晶的范德華異質結的半導體器件研究進展以及GaN-on-GaN 技術的系列成果。

深圳基本半導體有限公司工業業務部總監楊同禮

　　深圳基本半導體有限公司是中國第三代半導體行業領軍企業，致力于碳化硅功率器件的研發與產業化。公司成立于2016年6月，總部位于深圳，在北京、上海、南京、無錫、香港、日本名古屋設有子公司及制造基地。并已經形成在碳化硅器件（二極管、MOSFET）、車規級碳化硅功率模塊、功率器件驅動芯片及模塊和功率半導體測試設備產品系列。來自深圳基本半導體有限公司工業業務部總監楊同禮分享了《未來已來--功率半導體的碳化硅時代》報告，報告重點對功率半導體發展歷程、碳化硅半導體材料性能優勢、碳化硅目前重要應用以及碳化硅材料單晶生長技術，碳化硅襯底切割技術、碳化硅鍵和剝離技術、碳化硅外延生長技術、碳化硅功率器件-結構設計、工藝開發，碳化硅功率模塊封裝技術等展開詳細介紹。他表示，碳化硅目前主要應用于工業電源、光伏發電、通信電源、新能源汽車等領域，其中典型應用為新能源汽車，在電動汽車中需要使用碳化硅器件的裝置DC/AC主逆變器、OBC車載充電器、DC/DC變換器，采用碳化硅器件的電驅系統，體積節省40%，重量減輕30%，效率提升10%。知名車企紛紛布局碳化硅應用，特斯拉 Model 3/Y 車型采用了意法半導體的碳化硅MOSFET模塊，顯著提升車輛續航里程與性能。2020年，比亞迪高端車型“漢”搭載了碳化硅器件；預計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現碳化硅器件對硅基IGBT器件的全面替代，將整車性能在現有基礎上再提升10%。在軌道交通應用中，2013年2月，三菱電機向東京地鐵供應混合碳化硅模塊，是全球首次在軌道交通輔助電源上使用碳化硅器件；2020年7月，日本新干線新一代N700S系電力動車組投入運營，在牽引逆變器中采用了碳化硅器件作為核心功率器件；中國中車正在積極開展碳化硅器件上高鐵的工作。在智能電網應用方面，高壓大電流碳化硅器件已經達到萬伏級，國家電網預測2030年后將實現商業化應用，用于電網輸電環節的大容量變換設備，市場容量巨大。根據Yole預測，2021-2027年全球碳化硅功率器件市場規模有望從10.90億美元增長至62.97億美元，CAGR為34%。

深圳信息職業技術學院及電子科技大學博士后梁仁瓅

　　深圳信息職業技術學院及電子科技大學博士后梁仁瓅在《AlInGaN 基紫外LED封裝技術研究》報告。他介紹，隨著LED制造技術的發展,AlInGaN基紫外LED的性能也在穩步提升,將替代傳統汞燈逐步成為新一代的紫外光源。目前紫外LED的波段逐漸往深紫外短波方向發展,輻照強度也往大功率方向發展。然而由于受到高A1組分外延生長技術的限制,以及器件歐姆接觸、封裝技術的影響,目前紫外LED與藍白光LED相比存在光提取效率低和壽命差等問題,這對紫外LED的封裝工藝和可靠性提出了更高的需求。為了獲得低熱阻、高光效和高可靠的紫外光源,報告從紫外LED固晶工藝出發,結合仿真和實驗,圍繞增強光提取效率開展相關研究,并使用氧化石墨烯納米材料進行可靠性封裝,最后將所優化的封裝工藝應用于深紫外LED凈化光源設計,為AlInGaN基紫外LED的封裝設計提供了理論和實驗支撐。

泰克科技（中國）有限公司總監孫川

　　泰克科技（中國）有限公司總監孫川分享了《功率器件的性能表征和可靠性測試方法》報告。他表示，目前SiC/GaN功率器件測試存在挑戰，主要在探頭通道延遲校準，動態導通電阻的測量，共模干擾的影響，測試帶寬的影響，Crosstalk串擾影響，高dv/dt高di/dt，探頭雜感的影響，主回路雜感控制，高帶寬電流的測試，探頭連接的影響，多種封裝的適配等等。泰克公司深耕半導體測試領域多年，在與全球客戶的長期交流合作過程中，泰克不但為客戶提供了大量性能可靠，特性優異的測試測量工具，同時也深刻理解客戶在測試過程中可能遇到的復雜問題。

現場花絮