5月9日，聚焦电力电子、智能运动、可再生能源及能源管理的2023德国纽伦堡电力电子展PCIM Europe开幕（5/9-11），海内外SiC/GaN第三代半导体厂商汇聚一堂，以最新的技术和产品，向市场展示了SiC、GaN在电动汽车、数据中心、光伏储能、通信基站、工业自动化等高压高功率领域的应用潜力。
国内厂商
本届PCIM展会，多家国内厂商携新品新技术亮相，如英诺赛科、三安半导体、基本半导体、瑞能半导体、芯聚能、致瞻科技、宏微科技等，其中，部分厂商亮点汇总如下：
英诺赛科
作为全球少数的GaN IDM厂商，英诺赛科带来了晶圆和芯片等多系列产品以及面向消费电子、数据中心、汽车等不同应用的InnoGaN解决方案。
- GaN晶圆、芯片
产品部分，英诺赛科展示了硅基GaN晶圆及高中低压30V-700V GaN芯片，以40V VGaN双向导通系列、SolidGaN半桥合封系列及全新封装Toll/TO等封装新品为重点。
据介绍，VGaN系列是行业首创的双向导通产品，采用WLCSP封装，能够实现以一替二（Si），目前，该系列产品已导入到oppo/realme等手机主板，节省手机PCBA空间，降低手机充电温度，实现更高效、更安全的充电方式。其中，采用VGaN的realme GT2手机就在英诺赛科的生活区消费领域展出。
- GaN消费电子、数据中心、汽车解决方案
针对消费电子应用，英诺赛科展示了多款快充产品，除了realme GT2手机，还有安克65W全氮化镓（All-GaN）快充，闪极、倍思、绿联、贝尔金、努比亚等30-65W小体积快充产品，以及30-300W的氮化镓快充及适配器高效方案。此外，消费类产品还包括：200W LED电源，2kW户外储能电源等方案。
针对数据中心应用，英诺赛科已开发了全链路的GaN供电解决方案，本次就展出了PSU电源的AC→DC环节的2KW PSU和4KW PFC方案，还有48V→12V环节的420W/600W/1000W 电源模块，以及Oring，Hotswap，Vcore电源等方案。英诺赛科表示，该系列产品可提升供电链路的功率密度和效率，降低50%的系统损耗。
针对电动汽车应用，英诺赛科率先在车载激光雷达领域展开布局并开花结果，同步开拓主驱逆变器、DC-DC转换器、OBC等应用场景。本次展会上，英诺赛科便带来采用其100V低压芯片的激光雷达器、2.4 kW 48V双向DCDC电源模块、1kW电机驱动、150W车载/笔电车充等方案，可助力全面降低系统损耗。
三安半导体
三安半导体本次重点展示“碳化硅 (SiC) 全产业链体系”的全线产品（覆盖晶锭、衬底、外延、芯片、器件）和“深入行业应用”的新能源汽车、光伏储能、通信基站、数据中心、工业自动化、家用电器、消费类电子功率半导体的解决方案。具体展品如下：
- 6英寸SiC晶碇、衬底、外延
在晶锭生长技术上，三安半导体采用6/8英寸兼容大尺寸单晶生长平台，依托精准热场控制的自主PVT工艺，实现更低的成本及更低的缺陷密度。
SiC衬底技术门槛高，工艺难度大，但据介绍，三安半导体目前拥有高效率、低损耗的切割技术，精准控性、高平坦度的研磨技术，以及高表面质量、低缺陷的抛光和清洗技术，基于此，其6英寸SiC衬底的品质和良率在逐步提升。
在外延环节，缺陷密度、波长均匀性是SiC外延环节的主要技术难点，这两大问题与外延片的可靠性和成本息息相关。目前，三安半导体采用650V-1700V宽电压区间外延平台和领先的多层外延技术，在外延环节实现了低缺陷密度、高一致性与高可靠性，成本管控良好。
- SiC功率 (SBD/MOS) 芯片、器件
功率芯片方面，本次展出的二极管及MOS芯片均通过了AEC-Q101认证，基于更好的Vth控制技术和减薄晶圆平台，产品具备高电流密度高浪涌能力，以及极低损耗和低寄生参数。
器件方面，三安半导体展出来650V/1200V全产品系列SiC功率二极管及MOS器件，通过了AEC-Q101认证/AQG-324认证，以高性能、高一致性和高可靠性为特点，可以根据客制化要求，提供多种灵活工艺方案。
基本半导体
基本半导体在本届PCIM Europe上正式发布了第2代SiC MOSFET系列新品，该系列产品基于6英寸晶圆平台进行了自主研发和迭代升级，性能和可靠性得到了大幅度提高，器件开关损耗进一步降低。同步展出的还有SiC晶圆、器件、模块、驱动器和驱动IC等。
- SiC晶圆、器件
晶圆和器件部分展示了SiC MOSFET/SBD晶圆、SiC MOSFET及肖特基二极管器件。
- 车用全碳化硅功率模块
基本半导体带来的车用SiC产品备受关注，据介绍，车用全碳化硅功率模块分全桥式和半桥式，覆盖750V和1200V，电流最大达800A。
据悉，Pcore?6、Pcore?2模块均采用全银烧结、DTS+TCB（Die Top System + Thick Cu Bonding）等封装技术，在栅极输入电容、内部寄生电感、热阻等多项参数上达到国际先进水平，可显著提升整车效率，降低制造和使用成本。
今年4月，基本半导体车规级SiC芯片产线正式通线，达产后每年可保障约50万辆新能源汽车的相关芯片需求。目前，基本半导体已获得近20家整车厂和Tier1电控客户的定点。
- SiC MOSFET/IGBT门极驱动解决方案
本次展位也同步呈现了基本半导体旗下青铜剑技术的SiC MOSFET和IGBT门极驱动解决方案，包括适配HPD封装的SiC MOSFET模块驱动器，IGBT驱动核、即插即用驱动器，以及适配各种封装形式的定制化驱动解决方案。
瑞能半导体
瑞能半导体本次带来了硅基、SiC功率器件在充电桩、车载充电器的应用及在可再生能源市场的产品突破，具体展品包含SiC器件，可控硅和功率二极管，高压和低压Si-MOSFET, IGBT，保护器件以及功率模块等。其中，SiC产品主要介绍两种规格的MOS管。
- 1200V和1700V SiC MOSFETs
据介绍，1200V和1700V SiC MOSFETs具备业内领先的FOM（RDS(on)*QG）指数，安全的开启电压以及可靠的栅极氧化层设计，同时可以实现更加稳定的导通电阻高温性能。产品采用更高晶胞单位密度的先进工艺和优化的晶胞结构，在导通电阻和栅极电荷特性方面能做到更好的平衡，降低变换器的损耗和器件温升，提升变换效率。
除了上述厂商，芯聚能、致瞻科技、宏微科技等也带来了丰富的SiC器件、模块产品。
海外厂商
海外市场方面，第三代半导体主力军几乎无一缺席，Wolfspeed、罗姆、安森美、英飞凌、东芝、纳微半导体、Transphorm、GaN Systems、EPC、CGD等悉数亮相，看点颇多，部分企业的亮点汇总如下：
纳微
纳微在本届PCIM Europe重点展示了高压高效的GeneSiC™功率产品和集GaN功率器件、传感和控制为一体的GaNFast™功率芯片，展位上划分了电动汽车、太阳能、储能、家电和工业驱动等不同展区。
- 电动汽车
纳微展出了丰富的车用SiC和GaN解决方案。其中，针对OBC和DC-DC转换器，纳微重点介绍了3-in-1双向OBC+DC-DC解决方案，尺寸仅210 x 192 x 61 mm <2.5 L。据悉，纳微的GaN和SiC方案可应用于充电桩、OBC、DC-DC转换器等众多场景。
- 太阳能/微电网
在太阳能、微电网领域，纳微展示了数款SiC和GaN解决方案，可用于微型逆变器、储能等多种应用。据悉，纳微的650/700V GaN功率芯片目前已用在微型逆变器中。另外，KATEK集团的coolcept flex系列的Steca太阳能逆变器采用了纳微的GeneSiC MOSFET，峰值效率高达98.6%，减少了功耗和热量，体积和重量也都得到了优化。
- 消费类
纳微展示了消费电子设备的GaN快充，包括：手机快充、超快充、基于GaNSense技术的GaNFast半桥功率芯片、搭载GaNSense Control的33W/65W GaN充电器方案、搭载GaNSense功率芯片的140W/240W PD3.1充电器方案、搭载GaNFast功率芯片的300W充电器方案。
其中，采用GaNSense Halfbridge技术的GaNFast半桥功率芯片是纳微最新的产品线，集成了完整的半桥功率级，据说是数据中心、电动机及电动汽车应用中逆变器、转换器的基本结构单元。
GaNSense半桥功率芯片采用两颗GaN FETs，结合驱动、控制、感测、自动保护及电平偏移隔离，是电力电子应用的基本功率级结构单元。
另外，生活消费类展区也同步展示了多款家电驱动机的GaN解决方案：包括60 W备用电源、400W搭载了电动机、1kW洗衣机电动机，以及400W TV电源解决方案。
- 数据中心
纳微带来了两款数据中心电源解决方案，一款是2.7kW的钛金牌服务器电源解决方案，相较传统的硅方案，频率快6倍，峰值效率高于96%，并能实现50%节能，同时还大大缩小了尺寸；另一款是1kW的高压数据中心电源解决方案，仅有1/4块砖块电源的大小，相较传统750W的传统硅方案，频率快4倍，尺寸减小4倍，功率密度高4倍。
Transphorm
- 消费电子应用
Transphorm重点介绍了WT7162RHUG24A电源转换器控制芯片，这是其与伟诠电子（Weltrend Semiconductor Inc.）合作开发的首款系统级封装(SiP) GaN电源控制芯片，与伟诠电子的高效、单级65W USB-C PD 3.0 + PPS电源适配器参考设计（内置新型IC）一起展出，峰值功率效率约94%，功率密度达26W/in3。据悉，样品将今年二季度推出。
此外，Transphorm展示了GaN器件产品组合，在现有的游戏笔记本电脑充电器中，用Transphorm的GaN FET替代TSMC增强型器件，可显著提升充电器系统的性能。
- 可再生能源应用
Transphorm首次展出一款3kW DC-AC非隔离全桥逆变器评估板 TDINV3000W050B-KIT，该产品采用Transphorm的TP65H050G4WS SuperGaN FET器件和微芯（Microchip Technology）的dsPIC33CK数字信号控制板（DSC），该控制板搭载了预编程固件，有助于SuperGaN解决方案加速在工业及可再生能源系统中使用。
- 电动汽车应用
Transphorm推出了1200V GaN器件的设计资源，该系列产品是对其现有650V GaN器件产品线的补充，有利于Transphorm更好地满足电动汽车领域的需求。
英飞凌、GaN Systems
今年3月，英飞凌宣布将以8.3亿美元收购了GaN芯片头部企业GaN Systems，双方在第三代半导体领域的竞争力和影响力进一步扩大。在本届展会上，英飞凌和GaN Systems均带来了前沿的产品和技术解决方案。
- 英飞凌CoolSiC、CoolGaN解决方案
本届PCIM展，英飞凌在第三代半导体领域展示了基于CoolGaN的USB-C适配器和充电器，以及配备CoolGaN SG HEMTs、EiceDRIVER门极驱动IC和XENSIV传感器的电动汽车解决方案。新型芯片技术则包括HybridPACK Drive CoolSiC第二代产品。
针对电动汽车应用，英飞凌重点介绍50kW模块化CoolSiC参考设计，用于电动汽车的快速DC充电系统；展位上同步展示了首个壁挂式DC充电桩——alpitronic HYC50双向50kW充电桩。
- GaN Systems新型GaN OBC参考设计
GaN Systems本次重点推出新型11kW/800V GaN参考设计，据称有望改变电动汽车设计的规则。该设计采用三电平飞跨电容型拓扑结构，所用的GaN晶体管将晶体管电压应力降低了一半，使得650V GaN可用于该设计及其他800V应用。与SiC晶体管设计相比，OBC的功率密度提高了36％，BOM成本降低了15％，交流/直流阶段峰值效率>99％，直流/直流阶段峰值效率>98.5％，降低了系统总功耗，同时改善了热性能。
同时，GaN Systems也展示了DC-DC、逆变器解决方案，数据中心电源解决方案，GaN快充与适配器解决方案，以及LED及无线能量传输等的创新解决方案。
Wolfspeed
Wolfspeed展示了SiC功率模块、模块化评估平台、电机驱动、光伏储能系统等产品和解决方案，重点推出3300V LM SiC半桥功率模块。
- SiC功率模块
Wolfspeed介绍，3300V LM SiC半桥功率模块具备优越的性能，可帮助功率转换系统降低热耗，提高可靠性。这款新型SiC中压模块性能优于Si产品，功耗降低了3倍多，整体系统尺寸减少达40%。
Wolfspeed还展示了WolfPACK™ 无基板SiC功率模块产品系列，支持半桥、六管集成及全桥等多种拓扑结构，可在中功率系统中提供出色的可延展性，能够减小转换器尺寸并降低系统BOM成本，对于追求在紧凑尺寸里实现高效率和高功率密度的设计者而言，该产品系列是理想选择。
- SpeedVal Kit™模块化评估平台
Wolfspeed介绍了最近新推的SpeedVal Kit™，该平台可以快速评估和优化Wolfspeed碳化硅MOSFET的的高速动态开关性能以及合作伙伴提供的一系列门驱动器，还可用于开展高功率热测试，评估实际工作点的运作情况。
- 电机驱动
Wolfspeed展示了采用其SiC技术的电机驱动器，以及基于其中压SiC模块技术的3300 V, 1 MVA电机逆变器。
- 光伏储能系统
光伏及储能应用部分，Wolfspeed展示了25kW三相逆变器，采用FM3 SiC模块，逆变器效率提升了1.6%。
罗姆
罗姆在PCIM 2023展会上重点推出电动交通、能源转换应用的高性能SiC和GaN解决方案，主打节能、小型化、功能安全、创新性及可持续性等优点，具体亮点如下：
- 第四代SiC MOS
新一代SiC MOS具有超低导通电阻 (RDSon)，并最大程度降低了开关损耗，支持15V和18V栅极源极电压，据说有助于汽车主逆变器和各类开关电源实现超小型设计，降低功耗。
罗姆还展出了SCT40xxKW7第四代1200V SiC MOSFETs，相比传统产品，导通电阻降低了40%，开关损耗减少了50%。
- 新型模压SiC功率模块
罗姆推出了HSDIP20及DOT247系列产品，两大系列产品结合了最新的第四代SiC MOS 750V和1200V器件，覆盖不同RDSon导通电阻值，并且都能达到30kW的功率应用，具体取决于使用条件。
- 内置的1700V SiC MOS
罗姆展示了BM2SC12xFP2-LBZ系列产品，据说这是一款准谐振（Quasi-Resonant）AC/DC转换器，可为各种带有电源插座的产品提供最佳系统。
- 150V GaN HEMT
针对工业和通讯设备应用，罗姆优化了其150V GaN HEMT GNE10xxT产品，据称具有行业最高的（8V）栅极击穿电压技术。
- 门极驱动器
除了器件和功率模块，罗姆同步展示了BM611x系列门极驱动器，专为xEV牵引逆变器应用设计，已通过AEC-Q100车规级认证。该系列产品新增了BM6112，栅极电流达20A，适配高功率IGBT和SiC应用。
安森美
安森美此次聚焦三大方向：绿色能源、EliteSiC生态系统、工业革命。EliteSiC系列相关的展品主要介绍充电桩解决方案。
- AC电动车充电桩
主要展示了EliteSiC技术在制造用于从AC电网充电的高效充电解决方案中起到的作用。
- 25kW DC快充评估装备
主要展示了安森美的智能电源产品组合如何利用EliteSiC技术实现最高效率。
结语：SiC成熟度提升，GaN功率产品商用化提速
通过海内外主要厂商在本届PCIM Europe展会上的呈现可以看到，SiC和GaN技术和性能得到进一步的升级，产品应用边界也在加速拓宽。
值得一提的是，厂商的重点也一致落在电动汽车、工业电源、光伏储能等功率半导体解决方案上，传递着SiC、GaN加速向高功率应用领域渗透的积极信号，尤其是GaN。从厂商的亮点产品不难发现，GaN在电动汽车上的应用已经不再是喊口号，一定程度上预示着GaN将在OBC车载充电器等应用场景与SiC正面交锋。不过，SiC今年展现出了更为强劲的发展势头，无论是技术还是产品，成熟度皆有所提升，有望加快渗透更多应用市场。
另值得一提的是，Wolfspeed、罗姆、纳微、安森美、Transphorm、EPC等都将参加相关的专题讨论会、座谈会等。例如，纳微将在PCIM上带来多场精彩演讲，其中，纳微半导体企业营销和投资者关系副总裁Stephen Oliver还将在5月11日带来Reliability and Quality Requirements for SiC and GaN Power Devices的精彩座谈会。SiC、GaN的热度由此也可见一斑，产业难题有望在更多的交流和探讨中进一步取得突破。（文：集邦化合物半导体Jenny）
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