
随着全球能源转型与电气化进程加速,从电动汽车电驱系统,到支撑可再生能源并网的电力系统,再到驱动人工智能算力的数据中心等,这些决定未来的高增长领域,其能效、性能与成本突破,高度依赖于功率半导体的技术革新。
行业风口之上,汇聚了全球半导体领域的顶尖领导者、创新者和投资者的美国国际半导体电力峰会(I.S.E.S. USA Power 2025)于近期召开,旨在应对对可扩展、高效宽带隙(WBG)半导体解决方案的迫切需求。作为峰会一大亮点,安森美(onsemi)电源方案事业群汽车电源部副总裁兼总经理Fabio Necco发表精彩演讲,介绍了安森美兼具卓越能效与成本效益的功率半导体解决方案,在赋能高效技术、构建低碳未来中体现的核心价值。
值得一提的是,作为安森美垂直整合碳化硅战略的关键推动者,安森美电源方案事业群副总裁兼首席技术官Pavel Freundlich博士也因其在推动下一代汽车和工业电源转换技术发展中的卓越贡献,在峰会上荣膺2025年度终身成就奖,这无疑是对安森美技术领导力的又一力证。
从千瓦到兆瓦,能源利用进入高功率新常态
尽管不同应用场景对功率半导体的具体要求各异,市场需求看似分散,但Fabio Necco在演讲中敏锐地指出,一个贯穿始终的趋势清晰可见——所有关键领域对电子器件功率等级的需求都在以前所未有的速度持续攀升。
以几个典型场景为例,电动汽车从早期的7kW家用慢充,到如今主流的350kW+直流快充,功率增长了数十倍;AI数据中心单个机架的功率需求正从30kW向300kW+迈进,以支撑日益庞大的算力消耗;光伏逆变器也从60kW级别向350kW+甚至更高演进,以适应更大规模的清洁能源并网,储能系统更是直接瞄准了1MW乃至1.5MW+的级别……市场向更高功率的演进,驱动着对更先进、更强大功率半导体方案的需求,Fabio Necco表示安森美聚焦于30V至1700V宽电压范围,提供创新的功率半导体器件解决方案,业务覆盖汽车电子、工业自动化和AI数据中心等市场。
在电动汽车中,从传统的400V架构向800V甚至更高电压架构演进,是系统效率提升和车身轻量化的关键。更高的电压意味着在同等功率下电流可以大幅降低,从而允许使用更细的线缆和更小巧的电子器件,为车辆“减负”并提升整体性能。800V架构也为实现更快充电速度铺平了道路,能够极大缓解用户的里程焦虑。而在此过程中,SiC器件凭借其高开关频率和低能量损耗的特性,成为提升电动汽车电机驱动、车载充电器(OBC)以及DC-DC转换器效率的关键。据Fabio Necco介绍,安森美实现了对SiC技术的全链条掌控,EliteSiC产品组合已涵盖650V/1200V/1700V的二极管及650V/900V/1200V的FET,并提供包含IGBT与SiC二极管的混合模块以及性能卓越的全SiC模块。
构建可持续能源系统,功率半导体器件同样扮演着重要角色。例如光伏逆变器中,实现极致的功率转换效率、更优的热管理方案、严苛环境下的长期可靠性以及日益紧凑的尺寸和多功能集成,都对功率器件提出了更高要求;在储能系统中,高效的双向功率转换、适应不断提升的电池电压的电池管理系统,以及通过热优化设计最大限度降低冷却需求的努力,无一不依赖于先进功率器件的支持。
此外,AI算力的需求爆发正以前所未有的态势重塑数据中心,由大语言模型等AI应用驱动,数据中心的功耗正经历指数级增长。面对如此巨大的能源消耗,电源模块必须在有限空间内实现更高的功率密度和业界领先的转换效率,安森美正积极应对AI数据中心对更高电流密度、更快开关性能和更优热管理性能的极致追求,推动电源向更高额定功率、更高效率和更高功率密度的极限演进。
“智胜”之道:从材料到封装制造的深度创新
面对激烈的市场竞争,Fabio Necco表示安森美之所以能保持领先,“智胜”之道在于对关键领域的技术创新和深度整合。
众所周知,宽禁带材料如碳化硅和氮化镓正加速取代传统硅基器件,SiC相较于硅,具有2倍的电子饱和速度、3倍的导热率、3倍的禁带宽度和10倍的介电击穿场强,从而实现更低的开关损耗、更低的热阻、更高的工作温度和更优的高压阻断特性。
安森美不仅在SiC等材料技术上持续投入,更通过创新的器件结构设计,使得器件的关键性能参数如导通电阻不断优化,例如在SiC技术中从Hex-Cell结构到Strip-Cell结构降低了约16%,再到Trench-Cell结构进一步降低了约25%,从而显著提升效率和功率密度。在IGBT技术上,通过不断减薄晶圆厚度和优化场截止层(FS)设计,持续挖掘硅基器件的潜力,实现更高的效率和更强的功率处理能力。
另一方面,功率密度的不断攀升,封装技术也从配角走向台前,成为决定系统性能和可靠性的关键瓶颈。安森美在封装优化上通过多维度改进有效解决了散热难题,显著提升了整体系统性能和可靠性。例如,在互连技术上,从传统的焊料互连逐步升级到烧结互连,再引入烧结+夹片技术,显著降低了电阻和功率损耗;在耐高温材料的选择上,逐步采用银烧结、铜烧结/嵌入等先进技术,使器件能够承受更高的工作温度,延长了使用寿命,并直接推高了模块的功率密度;通过创新模块设计和优化散热路径,实现了更低的热阻,从而在相同温升下可以承载更大功率,或在同等功率下保持更低的工作温度,最终实现更高的功率密度和更轻的系统重量。
Fabio Necco总结道,安森美通过独特的EliteSiC战略,实现了从SiC晶锭生长和衬底制造、外延层生长、芯片设计与制造、分立器件与模块封装,直至系统级应用的全面垂直整合。目前,安森美已完全实现150mm SiC晶圆的内部供应,并正积极向更大尺寸的200mm晶圆迁移,同时大力开发代表下一代技术的先进沟槽型MOSFET。这种“从原材料粉末到成品封装功率器件”的端到端制造能力,不仅确保了供应链的强大韧性和稳定性,更能保证卓越的产品品质,并能快速响应瞬息万变的市场需求,为客户提供定制化和高性能的解决方案。
“1+1>2”的价值体现
事实上,安森美的愿景远不止于提供单个高性能器件,而是致力于通过其两大核心支柱——“智能电源”和“智能感知”解决方案的深度融合,为客户带来远超各部分简单叠加的“1+1>2”的系统级价值。
正如Fabio Necco所介绍,智能电源解决方案通过在功率器件和模块中集成智能控制逻辑、保护功能和诊断能力,使电源系统变得“更聪明”,从而帮助客户超越性能目标,降低系统成本与重量,并提升整体能效。而智能感知解决方案作为物理世界与数字世界之间的桥梁,为各种应用提供了关键的洞察力,其专有特性满足了严苛的应用需求,包括卓越的成像性能兼顾人眼视觉与机器视觉,有力驱动着汽车安全与工业自动化的发展。
例如,在先进汽车应用中,智能感知系统获取的环境信息可以实时反馈给由智能电源系统控制的车辆部件,实现更精准、更高效、更安全的动态控制;在工业自动化领域,智能传感器监测设备状态,智能电源系统则根据这些数据优化能源分配和电机控制,实现预测性维护和能效最大化……这种强大的协同效应,正是安森美致力于为客户创造的独特且深远的价值。
相约上海,I.S.E.S.中国峰会即将启幕
功率半导体无疑是驱动21世纪基础设施建设与产业变革的核心引擎,这场关乎未来的全球对话,同样将迎来“中国篇章”。作为全球主要的电动汽车、可再生能源及工业市场,中国不仅是前沿技术的核心应用场,更是推动全球供应链创新和发展的关键。
在此背景下,国际半导体高管峰会中国峰会(I.S.E.S. China)将于9月22-23日在上海举行,以“重塑半导体卓越之道——创新、可持续与全球变革(Redefining Semiconductor Excellence: Innovation, Sustainability, and Global Transformation)”的主题,大会聚焦于推动半导体生态体系的创新突破、可持续发展及协同增长,重点围绕汽车电子、功率器件、先进封装技术等热点领域展开深入探讨。
活动亮点
驱动移动出行一半导体在汽车产业的应用:"车规级芯片产业的全球格局与中国实践"将深入探讨标准化协同如何赋能全球汽车产业新生态,众多领先企业代表将分享汽车半导体领域的应用案例。
氮化镓(GaN)与碳化硅(SiC)技术创新:
安森美等企业将围绕 GaN 和 SiC技术在能效提升中的应用展开演讲。
Yole将分析功率半导体在汽车及人工智能领域的发展趋势。
数据中心功率器件与AI赋能智能驾驶
电子器件封装技术
圆桌讨论:投资与创业资本——驱动未来创新
特邀沙特主权基金探讨企业出海中东策略
安森美演讲大咖
峰会现场也将有安森美大咖出席,深度结合中国产业实践分享独到洞见,共同擘画中国能源与电气化的未来蓝图。
Dinesh Ramanathan 安森美企业战略高级副总裁
Marcus Kneifel博士 安森美系统工程高级副总裁
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