何以在第三代半导体技术中遥遥领先？

在第三代半导体技术中领先，主要得益于技术积累、市场布局、产品创新以及解决技术难点和平衡性能与成本等多方面的努力。具体如下：

技术积累与市场布局

• Power Integrations：作为全球领先的GaN供应商，在GaN和SiC技术方面有着深厚积累。其产品应用广泛，涉及充电器、家电、数据中心电源、LED驱动器和电动汽车等100多个不同领域。在电动汽车领域，为LIDAR系统、OBC和ADAS等提供内置SiC开关的InnoSwitch3版本，还基于SCALE技术提供多个面向牵引和可再生能源应用的SiC门极驱动器系列。
• 安森美：主要聚焦于新能源汽车、充电桩、光伏储能、工业自动化等高压大电流应用领域。在SiC方面拥有近20年历史，产品包括SiC二极管、SiC MOSFET、SiC功率模块等。在光伏领域，与前10大光伏逆变器供应商中的8家签订了战略合作协议，锁定共计19.5亿美元订单。

解决技术难点

• 材料和制造工艺复杂：第三代半导体材料具有更高的电子迁移率和热稳定性，制造工艺复杂，需要高温高压等条件，设计和制造精度要求高、流程复杂。

  GaN：主要限制在于电压，多数供应商将电压限制在650V。但随着技术发展，其电压和载流能力有望提高，未来可能取代碳化硅和IGBT。

  SiC：缺陷率比硅高，制造条件更苛刻。厂商通过推动晶体生长和外延创新，减少电活性缺陷；采用高效筛选方法，确保器件在实际应用中稳定工作，使失效率达到低PPM水平。

• 易用性挑战：

  GaN：早期关注焦点是如何驱动GaN HEMT，Power Integrations的GaN器件内部负责驱动GaN开关的子系统，设计人员可用其取代硅基器件，立即实现效率和功率密度优势，无需掌握新技术。

  SiC：设计人员需要全面的设计支持，包括评估板/套件、参考设计、选型指南、应用手册、SPICE模型和仿真工具等。服务生态完善的供应商可提供相关应用工具，节省电力电子工程师时间，加快软/硬开关设计上市。

• 热管理难题：

  SiC：工作温度比硅基器件高，设计阶段要考虑更大热应力对系统可靠性的影响。安森美采用铜基板方案改善从芯片到散热器的热阻Rth，用烧结技术替代传统焊接工艺进一步降低热阻。

平衡性能与成本

• GaN：可使用标准硅制造工艺和设备制造，制造成本接近硅。对于规格较高的高端电源，GaN是成本最低的方法，可节省散热片和高效硅基设计复杂拓扑所需的额外开关。Power Integrations开发额定耐压更高的GaN器件，提供系统级方法，其PowiGaN?技术使充电器等更高效、小巧、轻便。
• SiC：能极大提高功率模块效率，减小重量和体积。安森美通过器件设计和学习周期进行虚拟迭代，降低技术研发难度和成本。在能源领域，基于SiC的光伏储能系统在效率、体积和重量方面得以优化。在汽车领域，SiC在主驱逆变器和OBC的应用可提升系统效率和里程数，改善OBC效率和体积。随着市场向800V系统发展，对SiC需求更大。安森美掌握整套EliteSiC设计、制造、封测技术，不断投入优化沟槽设计、封装技术和制程工艺，与客户建立联合技术应用实验室满足不同需求。还利用SiC器件创新减少用量，采用创新封装技术解决散热问题。

明确发展目标

• Power Integrations：主要目标是继续以更高电压的器件和完全集成的电源解决方案引领GaN市场。已能提供900V器件，满足电动汽车传动系统应用需求。提供完整电源系统，使设计人员的电源模块高效且优化，能通过现行及未来国际电源能效法规。
• 安森美：聚焦EliteSiC在能源基础设施和新能源汽车等行业的应用，已和多家汽车供应商和光伏供应商签订战略合作协议，预计未来三年实现40亿美元SiC收入。预计从2022年到2030年，SiC功率器件复合年均增长率（CAGR）将达到33%，其中大部分用于汽车动力总成和能源基础设施。2022年实现超过2亿美元SiC收入，2023年有望达到约10亿美元，目标是成为全球SiC功率器件头部供应商之一。

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