高壓器件設(shè)計、集成及封裝應(yīng)用廣泛，涵蓋電力電子、汽車電子、航空航天、國防、電力系統(tǒng)、可再生能源等多個領(lǐng)域，有助于提升電力轉(zhuǎn)換效率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、推進(jìn)電動化和智能化、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)創(chuàng)新等。但也仍面臨著熱管理、封裝技術(shù)、電磁兼容性、高頻特性、可靠性與壽命、集成度提升以及環(huán)境友好性等多方面的挑戰(zhàn)。
4月27-28日，“2024功率半導(dǎo)體器件與集成電路會議（CSPSD 2024）”在成都召開。由電子科技大學(xué)和第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟指導(dǎo)，電子薄膜與集成器件國家重點實驗室、電子科技大學(xué)集成電路研究中心、成都信息工程大學(xué)、極智半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)網(wǎng)、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、中國電源學(xué)會元器件專業(yè)委員會共同主辦。期間，“高壓器件設(shè)計、集成及封裝應(yīng)用”平行論壇上，來自全國各地的科研及產(chǎn)業(yè)界代表們深入研討，追蹤高壓器件設(shè)計、集成及封裝應(yīng)用技術(shù)發(fā)展與前沿趨勢。電子科技大學(xué)教授鄧小川，大連理工大學(xué)教授王德君，電子科技大學(xué)研究員張金平，南方科技大學(xué)副教授葉懷宇，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員程新紅，東南大學(xué)集成電路學(xué)院副教授魏家行共同主持了該分論壇。
北京智慧能源研究院功率半導(dǎo)體研究所劉新宇
《碳化硅MOSFET研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)》
北京智慧能源研究院功率半導(dǎo)體研究所劉新宇（代替北京智慧能源研究院功率半導(dǎo)體研究所所長金銳）做了“碳化硅MOSFET研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)”的主題報告，報告總結(jié)了近40年碳化硅MOSFET器件的技術(shù)發(fā)展路線，歸納了不同時期和應(yīng)用場景下的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)突破，分析了當(dāng)前國內(nèi)外碳化硅MOSFET研究進(jìn)展及相關(guān)產(chǎn)品成熟度現(xiàn)狀，最終針對碳化硅MOSFET當(dāng)前存在的問題和未來發(fā)展方向展開了深入探討，為后續(xù)碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程起到一定的推動作用。
中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員程新紅
《SiC MOSFET 過流保護技術(shù)分析與研發(fā)》
中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員程新紅做了“SiC MOSFET 過流保護技術(shù)分析與研發(fā)”的主題報告，其研究針對傳統(tǒng)去飽和短路保護電路短路檢測消隱時間固定的問題，提出了一種自適應(yīng)消隱時間的短路保護電路，該電路可以根據(jù)不同工況自適應(yīng)調(diào)節(jié)短路檢測電路的消隱時間。針對需要實時檢測SiC MOSFET漏極電流及過流情況的應(yīng)用場景，提出了一種基于源極寄生參數(shù)的漏極電流檢測技術(shù)，漏極電流檢測精度大于90%、與結(jié)溫?zé)o關(guān)。
電子科技大學(xué)教授章文通
《硅基超結(jié)-功率半導(dǎo)體More silicon發(fā)展的主力器件》
電子科技大學(xué)教授章文通做了“硅基超結(jié)-功率半導(dǎo)體More silicon發(fā)展的主力器件”的主題報告，報告內(nèi)容涵蓋硅基功率超結(jié)器件的理論、技術(shù)、實驗和結(jié)構(gòu)發(fā)展；并介紹近年來基于超結(jié)電荷平衡概念的新一類勻場耐壓層，其兼具高耐壓、低比導(dǎo)和寬容差特點。
四川大學(xué)副教授黃銘敏
《碳化硅功率器件的輻射效應(yīng)及抗輻射技術(shù)》
四川大學(xué)副教授黃銘敏做了“碳化硅功率器件的輻射效應(yīng)及抗輻射技術(shù)”的主題報告，其研究團隊近幾年研究了重離子、電子、γ射線、質(zhì)子等對SiC功率器件產(chǎn)生的輻射效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)并研究了再結(jié)晶、原子遷移、深能級缺陷演化、肖特基勢壘變化、低溫輻照誘生缺陷增強等效應(yīng)或現(xiàn)象，明確了SiC肖特基二極管的單粒子退化機理并建立了精準(zhǔn)的物理模型，提出了全新的抗單粒子輻射加固結(jié)構(gòu)、抗總劑量加固技術(shù)。
重慶大學(xué)教授蔣華平
《碳化硅MOSFET動態(tài)閾值漂移》
重慶大學(xué)教授蔣華平做了“碳化硅MOSFET動態(tài)閾值漂移”的主題報告，由于SiC/SiO2系統(tǒng)陷阱密度高，碳化硅MOSFET閾值電壓長期穩(wěn)定性不足。報告揭示了碳化硅MOSFET漂移規(guī)律及其背后的物理機理，并提出相應(yīng)的解決方法。
成都復(fù)錦功率半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)副總裁代高強
《高功率密度高壓DC方案改善算力系統(tǒng)配電效率》
成都復(fù)錦功率半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展有限公司研發(fā)副總裁代高強做了“高功率密度高壓DC方案改善算力系統(tǒng)配電效率”的主題報告，指出高功率密度、高效率、高可靠性，這是高密度數(shù)據(jù)中心供電的挑戰(zhàn)。只有站在電源架構(gòu)、轉(zhuǎn)換拓?fù)洹⒐β拾雽?dǎo)體及先進(jìn)封裝技術(shù)這四個層面的前沿，才能解決更艱巨的供電挑戰(zhàn)。每個層面都有多個維度，每個維度都相輔相成，電源創(chuàng)新的四個層面將共同推動電源模塊性能的提升，達(dá)到改善算力系統(tǒng)的配電效率的目標(biāo)。
電子科技大學(xué)研究員張金平
《IGBT的技術(shù)演進(jìn)與未來發(fā)展趨勢》
電子科技大學(xué)研究員張金平做了“IGBT的技術(shù)演進(jìn)與未來發(fā)展趨勢”的主題報告，梳理了Si IGBT當(dāng)前的技術(shù)演進(jìn)路線以及器件結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展所面臨的問題，然后從多個方面對未來的發(fā)展趨勢以及已開展的部分工作進(jìn)行了較詳細(xì)的描述和探討。
北京青禾晶元半導(dǎo)體科技有限責(zé)任公司副總經(jīng)理、正高級工程師譚向虎
《先進(jìn)鍵合集成技術(shù)與應(yīng)用》
北京青禾晶元半導(dǎo)體科技有限責(zé)任公司副總經(jīng)理、正高級工程師譚向虎做了“先進(jìn)鍵合集成技術(shù)與應(yīng)用”的主題報告，在半導(dǎo)體材料方面，鍵合技術(shù)成為不同材料融合的主要途徑；在半導(dǎo)體器件方面，鍵合可以實現(xiàn)三維堆疊集成，打破光刻瓶頸，突破平面器件限制；在系統(tǒng)集成層面上，鍵合集成可以綜合“延續(xù)摩爾”和“超越摩爾”兩條路徑的成果，顯著提升微電子系統(tǒng)能力和價值。報告重點介紹鍵合技術(shù)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)、先進(jìn)永久性鍵合技術(shù)與應(yīng)用以及先進(jìn)臨時性鍵合技術(shù)與應(yīng)用。
電子科技大學(xué)教授嚴(yán)穎怡
《在功率變換器中電流檢測的挑戰(zhàn)》
電子科技大學(xué)教授嚴(yán)穎怡做了“在功率變換器中電流檢測的挑戰(zhàn)”的主題報告，電流檢測是功率變換電路不可或缺的關(guān)鍵部分?？焖佟?zhǔn)確、干凈的電流檢測信號，是脈寬調(diào)制、相間均流、過流保護等控制功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。報告總結(jié)了在大電流應(yīng)用中電流檢測難點，特別是應(yīng)用在電流模式控制器當(dāng)中的挑戰(zhàn)；并介紹了多種解決思路，實現(xiàn)高信噪比的實時電流檢測，達(dá)到準(zhǔn)確的相間靜態(tài)和動態(tài)均流，有效地提高了功率變換器的轉(zhuǎn)換效率，降低了芯片面積開銷。
電子科技大學(xué)博后劉人寬
《基于多層級多場域的壓接型IGBT模塊失效演化機制研究》
電子科技大學(xué)博后劉人寬做了“基于多層級多場域的壓接型IGBT模塊失效演化機制研究”的主題報告，由于缺乏對壓接型IGBT模塊失效演化機制的準(zhǔn)確認(rèn)知，現(xiàn)有換流閥仍配有旁路開關(guān)，壓接型IGBT模塊失效短路優(yōu)勢未能充分發(fā)揮。針對該問題，以國產(chǎn)壓接型IGBT模塊為研究對象，結(jié)合實驗測試與多場有限元仿真，揭示了“芯片-子模塊-多芯片模塊”多層級失效演化行為。
大連理工大學(xué)教授王德君
《SiC半導(dǎo)體表界面缺陷及MOS器件可靠性》
大連理工大學(xué)教授王德君做了“SiC半導(dǎo)體表界面缺陷及MOS器件可靠性”的主題報告，大連理工大學(xué)在SiC器件領(lǐng)域經(jīng)二十余年技術(shù)積累，確立了SiC柵氧界面缺陷理論體系，突破了柵氧缺陷分析難題，形成了SiC MOS器件柵氧可靠性測試分析技術(shù)成套解決方案，并形成了多項柵氧優(yōu)化新技術(shù)成果，報告分享了 SiC MOSFET器件可靠性問題及其根源； SiC MOS柵氧界面缺陷； SiC 半導(dǎo)體界面缺陷測試分析技術(shù)；SiC MOS器件先進(jìn)柵氧化技術(shù)等。
南方科技大學(xué)副教授葉懷宇
《碳化硅先進(jìn)封裝及全銅化技術(shù)》
南方科技大學(xué)副教授葉懷宇做了“碳化硅先進(jìn)封裝及全銅化技術(shù)”的主題報告，報告介紹了碳化硅功率器件先進(jìn)封裝工藝技術(shù)的最新發(fā)展，包括碳化硅器件技術(shù)、封裝技術(shù)、封裝材料、封裝設(shè)備以及由此帶來的封裝設(shè)計挑戰(zhàn)，同時介紹全銅化封裝技術(shù)路線。
溫州大學(xué)教授韋文生
《3C/4H-SiC異構(gòu)結(jié)場效應(yīng)器件的構(gòu)建和模擬》
溫州大學(xué)教授韋文生做了“3C/4H-SiC異構(gòu)結(jié)場效應(yīng)器件的構(gòu)建和模擬”的主題報告，研究利用3C/4H-SiC異構(gòu)結(jié)構(gòu)建了縱向、橫向場效應(yīng)器件，并模擬了電學(xué)特性。提出了一種嵌入(n+)3C/(n)4H-SiC同型異構(gòu)結(jié)(HCJ)、n/p-/p/p-/n型緩變半超結(jié)(GSSJ)的增強型UMOSFET。
蓉矽半導(dǎo)體總經(jīng)理助理顧航
《SiC功率器件的應(yīng)用與高可靠性要求》
高可靠性車載SiC功率器件在車用市場上有著廣闊的應(yīng)用前景，車載應(yīng)用對功率器件的性能和可靠性要求極高。蓉矽半導(dǎo)體總經(jīng)理助理顧航做了“SiC功率器件的應(yīng)用與高可靠性要求”的主題報告，分享了SiC功率器件可靠性保障的實踐及研究成果，涉及物料保障、 柵氧可靠性保障等。
西安電子科技大學(xué)副教授何艷靜
《SiC MOSFET浪涌可靠性的研究》
西安電子科技大學(xué)副教授何艷靜做了“SiC MOSFET浪涌可靠性的研究”的主題報告，對比研究了不同結(jié)構(gòu)的SiC MOSFET器件在不同柵極電壓下，單次和重復(fù)浪涌應(yīng)力下器件特性的變化，分析了器件浪涌過程中電熱耗散路徑，分析結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝參數(shù)對浪涌能力的影響，為SiC功率器件提高浪涌能力在芯片設(shè)計上提供優(yōu)化方法。
西安理工大學(xué)自動化與信息工程學(xué)院院長助理王曦
《光控型SiC功率器件的理論與實驗研究》
西安理工大學(xué)自動化與信息工程學(xué)院院長助理王曦做了“光控型SiC功率器件的理論與實驗研究”的主題報告，研究以陜西省功率半導(dǎo)體器件及裝備創(chuàng)新團隊在SiC功率器件光控技術(shù)方面的研究為基礎(chǔ)，主要圍繞SiC光控晶體管與光觸發(fā)晶閘管的理論與實驗研究工作進(jìn)行介紹與討論，為下一步組建小型化、模塊化的新一代SiC光控功率集成系統(tǒng)提供理論依據(jù)與實驗基礎(chǔ)。
電子科技大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院副教授李俊宏
《基于傅里葉乘法特性的高可靠性無半橋直流無刷電機驅(qū)動電路研究》
電子科技大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院副教授李俊宏做了“基于傅里葉乘法特性的高可靠性無半橋直流無刷電機驅(qū)動電路研究”的主題報告，分享了新型驅(qū)動平臺相關(guān)的研究成果及展望。其中，調(diào)試后在新平臺架構(gòu)上成功實現(xiàn)GaN對直流無刷電機的穩(wěn)定驅(qū)動，電機同樣以2286rpm的轉(zhuǎn)速正常運行。
東南大學(xué)集成電路學(xué)院副教授魏家行
《碳化硅功率MOSFET器件及其可靠性研究》
東南大學(xué)集成電路學(xué)院副教授魏家行做了“碳化硅功率MOSFET器件及其可靠性研究”的主題報告，高溫、高壓、大電流的工作條件，以及SiC材料天然存在的高密度界面缺陷，使其面臨嚴(yán)峻的失效和退化風(fēng)險，限制了SiC功率MOSFET器件的進(jìn)一步發(fā)展。因此，迫切需要全面研究該器件的可靠性機理，優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，提升電學(xué)性能和可靠性。報告介紹高性能SiC功率MOSFET器件的結(jié)構(gòu)與電學(xué)特性，剖析其在不同應(yīng)用場景中面對的可靠性挑戰(zhàn)，并展望未來的發(fā)展趨勢和方向。
復(fù)旦大學(xué)青年副研究員，上海碳化硅功率器件工程技術(shù)研究中心副主任劉盼
《基于工藝的IGBT動靜態(tài)參數(shù)TCAD建模研究》
復(fù)旦大學(xué)青年副研究員，上海碳化硅功率器件工程技術(shù)研究中心副主任劉盼做了“基于工藝的IGBT動靜態(tài)參數(shù)TCAD建模研究”的主題報告，基于工藝的IGBT動靜態(tài)參數(shù)TCAD建模研究以及基于模型的短路安全工作區(qū)研究等內(nèi)容。研究顯示基于該模型，進(jìn)一步研究了IGBT的短路安全工作區(qū)（SCSOA）以及短路條件下的失效機理。
哈爾濱理工大學(xué)教授劉洋
《SiC功率模塊封裝燒結(jié)互連技術(shù)》
SiC功率模塊封裝燒結(jié)互連技術(shù)對于解決SiC功率器件在高溫、高電壓和高頻率下所面臨的一些挑戰(zhàn)，如熱穩(wěn)定性、電子遷移率和封裝成本等具有重要意義。哈爾濱理工大學(xué)教授劉洋做了“SiC功率模塊封裝燒結(jié)互連技術(shù)”的主題報告，
電子科技大學(xué)博士生李旭
《碳化硅MOSFET的第三象限特性研究》
電子科技大學(xué)博士生李旭做了“碳化硅MOSFET的第三象限特性研究”的主題報告，SiC MOSFET的優(yōu)越性能有望進(jìn)一步提高電力電子系統(tǒng)的功率密度和效率。在實際應(yīng)用中除了正向第一象限導(dǎo)通，還需要開關(guān)器件提供第三象限反向續(xù)流功能。報告總結(jié)了SiC MOSFET在電力電子系統(tǒng)中第三象限工作的應(yīng)用場景，回顧SiC MOSFET針對第三象限特性的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝優(yōu)化路線，對比市面上多款商用SiC MOSFET在不同導(dǎo)通模式下的第三象限特性，包括反向恢復(fù)特性，高溫導(dǎo)通特性，體二極管退化以及抗浪涌能力。結(jié)合通過物理分析，有限元模擬和失效分析，闡明了不同器件的第三象限導(dǎo)電規(guī)律，揭示了器件第三象限導(dǎo)通模式下的失效和退化機制。最后提出了優(yōu)化和提升SiC MOSFET第三象限導(dǎo)通特性和能力的建議。
大連理工大學(xué)崔鵬飛
《SiC MOS器件偏壓溫度應(yīng)力可靠性劣化的缺陷物理機制》
大連理工大學(xué)崔鵬飛做了“SiC MOS器件偏壓溫度應(yīng)力可靠性劣化的缺陷物理機制”的主題報告，SiC MOSFET器件存在偏壓溫度應(yīng)力不穩(wěn)定等可靠性問題。SiC/SiO2界面缺陷是導(dǎo)致器件可靠性劣化的主要原因。為了有針對性地進(jìn)行缺陷鈍化，需要明晰各種缺陷的電學(xué)特性及其演變規(guī)律。然而，通過測試手段往往無法獲得特定缺陷的電學(xué)特性和理化特性，研究采用第一性原理計算進(jìn)行模擬，考察高溫和電場應(yīng)力下SiC/SiO2界面缺陷，從微觀上揭示器件可靠性劣化的缺陷物理機制。
溫州大學(xué)汪子盛
《集成4H-SiC/Si空穴控制結(jié)和半超結(jié)的FS-IGBT》
溫州大學(xué)汪子盛做了“集成4H-SiC/Si空穴控制結(jié)和半超結(jié)的FS-IGBT”的主題報告，增強型SiC場截止絕緣柵雙極晶體管(FS-IGBT)適用于高速機車牽引等大功率電力系統(tǒng)，目前還存在導(dǎo)通電壓(Von)高、關(guān)斷損耗(Eoff)大等缺點。研究構(gòu)建了一種集成(n)4H-SiC/(p+)Si反型空穴控制異質(zhì)結(jié)(HCHJ)和p/n/p型半超結(jié)(SSJ)的增強型FS-IGBT。為構(gòu)建高性能FS-IGBT提供了一種新的途徑。
此外，在CSPSD2024另一個平行分論壇——“硅基、化合物功率器件設(shè)計及集成應(yīng)用”論壇上，同樣實力派嘉賓代表們深入研討，分享相關(guān)技術(shù)最新研究成果，探討發(fā)展趨勢與前沿，觀點交互，碰撞激發(fā)新的思路，共同促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展。
備注：根據(jù)現(xiàn)場有限資料整理，僅供參考！如有出入，敬請諒解！
