汽車功率半導體
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-25
汽車功率半導體的視頻教程
半導體器件的功率循環及熱可靠性測試
本視頻介紹了半導體器件的功率循環及熱可靠性測試流程。 第一步：將待測器件與POWERTESTER連接，輸入相關參數，校準K系數（溫度敏感因子） 第二步：通過測試平臺內置的觸摸屏電腦，設置待測器件的循環策略，啟動設備，進行全自動熱瞬態及功率循環測試 第三步：數據分析（支持數據導出，進行結構函數分析、生成熱模型等）
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汽車功率半導體的實例教程
受益于政策支持及銷售補助，預計全球及中國新能源電動車銷量的復合年增長率將達到32%，這將帶動相關半導體，電子產業鏈的快速發展，汽車作為拉動半導體產業發展的三駕馬車之一絕非虛言（5G、物聯網和汽車電子被認為是下一波帶動半導體產業發展的三大引擎）。
功率半導體需求增加
汽車中用量最多的半導體器件主要是三大類：傳感器，MCU和功率半導體。
這三類中，MCU的市場份額最大，其次是功率半導體，功率半導體主要運用在動力控制系統、照明系統、燃油噴射、底盤安全等系統當中。
新能源汽車新增半導體用量中大部分是功率半導體。在傳統汽車中，功率半導體主要應用在啟動與發電、安全等領域，占傳統汽車半導體總量的20%，單車價值約為60美元。
由于新能源汽車普遍采用高壓電路，當電池輸出高電壓時，需要頻繁進行電壓變換，這時電壓轉換電路（DC-DC）用量大幅提升，此外，還需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、換流器等，這些對IGBT、MOSFET、 二極管等半導體器件的需求量也有大幅增加。以上這些極大帶動了汽車電子系統對功率器件需求的增加。
根據麥肯錫的統計，純電動汽車的半導體成本為704美元，比傳統汽車的350美元增加了1倍，其中功率器件成本高達387美元，占55%。純電動汽車相比傳統汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為269 美元，占新增成本的76%。
展開 隨著半導體技術的升級與發展，功率半導體已經成為推動新能源汽車和智能汽車產業升級的關鍵因素。汽車不再只是單純的交通工具，而是逐漸演變為一個智能移動空間，集成了多種先進技術和功能。特別是在新能源汽車領域，功率半導體在提升能源效率和車輛性能方面起到了至關重要的作用。
在全球新能源車市場快速擴張的背景下，中國市場表現尤為突出。隨著國家政策的大力支持和市場需求的不斷增長，國內半導體企業迎來了前所未有的發展機遇。然而，功率半導體行業也面臨著激烈的市場競爭和技術更新的挑戰。車企需要在保障產品性能和可靠性的同時，不斷推動技術創新，以應對市場變化和需求升級。
為推動新能源汽車半導體產業發展，2025年11月20日至22日，亞洲領先的車用功率半導體技術專業展，將在廣州保利世貿博覽館盛大召開。隸屬于AUTO TECH 展系列的AUTO TECH 2025 廣州國際新能源汽車功率半導體技術展覽會，展品覆蓋車用功率器件IGBT/MOSFET、SiC、GaN、基礎功率器件、材料、封裝測試、生產設備、散熱管理等技術產品，組委會將邀請比亞迪、廣汽埃安、特斯拉、豐田、小鵬、理想、小米、極氪、長城、上汽、本田、日產、大眾、寶馬、蔚來、華為、匯川技術、寧德時代、博世、英飛凌、電裝、瑞薩、安森美、意法半導體等汽車OEM廠商及Tier1 & 2 零部件供應商的上萬名采購、技術工程師匯聚一堂，參加展會以尋求供應商及合作伙伴。同期還將舉辦2025中國新能源汽車功率半導體產業技術論壇，為廣大汽車行業人士奉送一場“美味佳肴”。誠邀廣大同仁共同探索新能源汽車功率半導體產業前沿技術發展，您豈能錯過！
AUTO TECH 2025 華南展——誠邀您與行業同仁一道共迎汽車人的行業盛會，奏響汽車產業新篇章。
展開 最近汽車半導體非常火熱，很多朋友特別感興趣新一代碳化硅材料汽車功率半導體。今天就和小星一起來聊一下碳化硅材料在汽車功率半導體和電動汽車當中的應用吧。
↑汽車功率半導體晶圓
什么是半導體
所謂半導體其實就是大家身邊電子設備里的集成電路芯片。那么說到芯片就要說一下它的基礎材料（襯底材料）。我們目前身邊最常看到的芯片，不管是手機處理器，還是電腦里的CPU。其使用的基礎材料都是硅Si。那么為什么要使用硅作為最常見半導體的基礎材料呢？
首先硅元素在地球上的儲量是非常大的，僅次于氧元素。其實說白了就是這些芯片都源自沙子（二氧化硅SiO2）。并且硅元素和大部分硅的穩定化合物都是無毒的。這樣對應硅的半導體工藝可以獲得更大的產量和良品率。同時生產過程中對人員和環境的保護也比較容易實現。
↑汽車功率半導體
另一非常重要的因素，硅的氧化物二氧化硅非常非常的穩定。二氧化硅可以很容易的在硅的基礎上通過半導體工藝氧化得到。這時候得到的不再是沙子，而是類似玻璃的均勻隔離層。既有良好的絕緣特性又可以很好的控制其尺寸和厚度。
那么為什么要重點控制其尺寸和厚度呢？因為二氧化硅材料就是用來制作大規模集成電路中基礎單元開關管MOSFET柵極的材料。平常芯片工藝說的是28nm或者22nm，這個非常非常小的納米級尺寸就是特征線寬。特征線寬的一個非常重要表征就是柵寬（柵極寬度）。
↑電動汽車水冷電機逆變器
電動汽車的功率電子
電動汽車中需要使用大量的功率電子器件。據豐田汽車統計，功率電子器件用量在電動汽車中占到所有半導體器件的25%。電動汽車上就有很多非常粗的橙色功率電纜，用鮮亮的顏色提醒需要謹防高壓。另一個是功率等級高了近50倍。這么高的功率等級使得功率控制器必須采用水冷冷卻才能正常工作。水冷的電機逆變器為了在內部流出水道體積非常大。
展開 該機構稱，自2020年起，新能源汽車、手機快充、光伏風電等下游領域快速增長，帶動了以MOSFET和IGBT為代表的功率半導體需求持續提升。
根據IHS預測，2021年全球功率半導體市場規模將達到441億美元，同比增長4.5%，中國功率半導體市場規模將達到159億美元。
同時，由于晶圓制造產能不足，功率半導體市場出現供不應求現象，英飛凌、意法半導體、安森美、士蘭微等主流廠商均出現了功率半導體產品漲價和交貨周期延長的現象，交貨周期最長接近1年，漲價幅度達到10%-30%。
12英寸成為擴產主流
近年來，全球擴產的產能主要為12英寸產能，12英寸晶圓廠逐漸成為主流，2020年全球總產能占比69%，而8英寸及6英寸占比分別為25%及6%。業內人士指出，12英寸晶圓相比8英寸晶圓面積更大，在材料和工藝成本適度增加的情況下可切割芯片數量越多，芯片成本可下降40%以上，同時12英寸晶圓廠投資效率更高。
除了士蘭微外，國內外諸多功率IC巨頭今年以來均已宣布擴產，且重心均不約而同共地從8英寸轉向12英寸產線上。
2月，英飛凌宣布，將在奧地利新建12英寸晶圓廠，專門用于生產車用芯片，預計將于今年第三季度動工。后續還計劃在德國也建一座與奧地利相同的新廠。
3月，博世宣布其正在德國德累斯頓建設新的12英寸晶圓廠，計劃下半年實現商用生產，其生產的產品主要用于汽車功率半導體；
同時，國內聞泰科技安世半導體也宣布在上海臨港投資120億元新建一座12英寸晶圓廠，將于2022年開始運營，年產能大約是40萬片，主產功率半導體。
展開 預計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現SiC基車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代，將整車性能在現有基礎上再提升10%。
其他諸如安森美、東芝、富士電機、三菱、、Littelfuse、通用電氣和GeneSiC等公司也都是SiC市場的重要玩家，他們都在摩拳擦掌，虛位以待。
晶圓完全供不應求
功率半導體繼續發展以車載應用為主要目標，實現了擴展IGBT、采用SiC，同時，它將在2030年成為4.5兆日元（約2,700億人民幣）的大市場。但是，最大的瓶頸問題是晶片的供不應求，尤其是SiC。
以汽車應用為例，我們知道，功率半導體對硅片的消耗量巨大，一般情況下，一片8英寸硅片僅能切割70~80顆IGBT芯片。但新能源汽車的出現，將這個需求推到了一個新高度。
例如在純電動車方面，一輛tesla model x汽車需要使用84顆IGBT，這樣算來，基本上一輛車就要消耗掉一片硅片?；旌蟿恿?em>汽車的功率半導體用量相對較少，以寶馬i3為例，單輛汽車的功率半導體硅片消耗量約為1/4片。
預計到2022年，全球電動車銷量有望突破1000萬輛，以平均每輛車消耗1/2片硅片計算，對應功率半導體硅片消耗量將達到500萬片左右。這就給相應的硅片帶來了供應緊張，而今年以來的功率器件供應問題，也是這種情況的反應之一。
而在面臨爆發的SiC的碳化硅，也同樣有晶圓問題。據了解，碳化硅晶圓，光長晶的時間，就約需要7至10天，而且生成的高度可能只有幾吋而已（硅晶棒可達1至2米以上），再加上后續的加工制程也因為硬度的影響而相對困難，因此其產能十分有限，品質也不穩定。
據中村先生說，羅姆公司收購了SiCrystal公司，實現了原材料的調配，但是其他廠家現狀非常嚴峻。
當今，只有一半的市場需求得到了滿足。
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<p style="margin-top: 20px; margin-bottom: 20px; border: 0px;">7.1 汽車功率半導體技術：IGBT/MOSFET、功率IC等、第三代半導體材料（SiC/GaN）及器件、車用LED芯片/光源/Mini/Micro LED、封裝測試、設計開發、生產設備等；</p>
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3.1 汽車功率半導體技術：IGBT/MOSFET、功率IC等、第三代半導體材料（SiC/GaN）及器件、車用LED芯片/光源/Mini/Micro LED、封裝測試、設計開發、生產設備等；
4、 汽車輕量化技術及汽車材料：金屬材料、塑料、發泡材料、復合材料、輕量化零部件、車身連接技術等；
4.1 汽車用鋼專題展示區: 先進高強鋼、超高強鋼、高錳鋼、汽車板材、不銹鋼及全套解決方案
在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面：
二極管激光器由一個pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些平行四邊形設置的
在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面：
二極管激光器由一個pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些平行四邊形設置的
在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮.
下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面：
二極管激光器由一個pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。橫截面是由布局文件中的一些平行四邊形設置的
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