2024年4月27-28日,“2024功率半导体器件与集成电路会议(CSPSD 2024)”在成都胜利召开。本次会议在电子科技大学和第三代半导体产业技术创新战略联盟指导下,由电子薄膜与集成器件国家重点实验室、电子科技大学集成电路研究中心、成都信息工程大学、极智半导体产业网、第三代半导体产业、中国电源学会元器件专业委员会共同主办,并得到氮矽科技、苏州纳维、镓仁半导体、核力创芯、莱普科技、复锦功率半导体、英铂科学仪器、艾姆希等行业企业的支持。

来自全国各地高校科研院所的学术界专家、学者和产业界领袖200余位嘉宾代表出席本次论坛。围绕硅基、化合物功率器件,以碳化硅和氮化镓为代表的高压及低压等电力电子器件、功率集成电路、封装等主题,深入探讨交流最新技术进展与发展趋势,分享前沿研究成果,携手促进功率半导体器件与集成电路技术与应用发展。电子科技大学教授周琦主持了论坛开幕式环节。

AI时代连接前沿 探索科技自主新实践

算力时代AI芯片的性能和功率加速提升,驱动相关材料的技术变革和需求放量。半导体新材料支撑人工智能可持续发展。“功率芯”被认为是“中国芯”的最佳突破口。功率半导体作为半导体产业的重要组成部分,是国家“双碳”战略的关键支撑,也是保障国家安全和产业链安全的重要基石。功率半导体已广泛应用于国民经济各个领域。随着人工智能、数字经济的蓬勃发展,功率半导体面临新的机遇,也有望开拓更广阔的市场空间。

张 波

大会主席、电子科技大学教授

作为四川代表性的科研力量之一,同时也是本次论坛的主办方之一,电子科技大学是国家双一流建设高校,完整覆盖整个电子信息类学科,已成长为国内电子信息领域高新技术的源头,创新人才的基地。论坛大会主席,电子科技大学教授张波为论坛致辞时表示,当前人工智能的快速发展,功率半导体的发展正当时,非常重要。本次会议群英荟萃,众多领域专家学者和业界翘楚将分享功率半导体最新研究成果,探讨前沿技术问题,在当前人工智能发展的科技背景下具有更加重要的意义。期待通过此次会议促进学术交流,加强科技自主创新,推动功率半导体行业高质量发展。

耿  博

第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长

第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长耿博致辞时表示,半导体产业的核心竞争力决定科技发展的高度。当前,半导体产业进入稳步增长的发展态势,在AI算力、电力等需求驱动下,全球半导体领域的资源投入达到了新的高峰。我国功率半导体市场规模逐年攀升,已成为全球功率半导体市场的重要增长极。未来,随着材料、器件等产业全链条技术的进步与提升,功率半导体发展空间巨大。成都的功率半导体产业发展迅速,已构建了较为完整的产业链,在专业人才资源等方面有所积累,并拥有电子科技大学等具有优势的科研机构,综合实力强大。希望借此会议契机,共同为业界搭建高质量的开放互动交流平台,共同探讨,助力探索科技自主实践。

深度聚焦技术进展  助力新时代科技应用前行

大会主旨报告环节,六大重量级报告,深入探讨交流功率半导体器件设计及集成应用的最新进展及前沿新方向。电子科技大学教授周琦和第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长耿博共同主持了大会报告环节。

周  琦

电子科技大学教授

罗小蓉

成都信息工程大学副校长、电子科技大学教授

《氮化镓功率器件结构、驱动和电源应用》

GaN作为第三代半导体的代表,具备宽带隙、高临界击穿电场和高电子迁移率等优势,在电力电子技术领域受到广泛关注。成都信息工程大学副校长、电子科技大学教授罗小蓉做了题为“氮化镓功率器件结构、驱动和电源应用” 的主题报告, 重点阐述GaN在功率器件、栅驱动以及高效电能变换三个方面的技术现状、挑战以及应对方法,涉及高可靠低损耗GaN电力电子器件新结构,高频率高精度GaN栅驱动技术,以及基于GaN的高效高功率密度电源系统。

 

赵璐冰

第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长

《第三代半导体产业发展现状及展望》

应用需求推动半导体新材料不断发展,颠覆性技术不断涌现,我国巨大的市场需求亟待满足。第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长赵璐冰做了“第三代半导体产业发展现状及展望”的主题报告,分享了当前产业整体发展现状,形势与需求。报告指出,新能源汽车等应用产业高速发展带动第三代半导体需求增长。8英寸SiC量产加快,企业积极布局沟槽栅MOSFET,氮化镓迈向更广阔领域。超宽禁带半导体作为战略储备技术成为各国关注焦点。国际已进入产业化快速发展阶段,我国核心材料和器件的规模化生产能力亟待突破。

 

相  奇

广东芯粤能半导体有限公司首席技术官

《大规模碳化硅功率器件制造探索 》

广东芯粤能半导体有限公司首席技术官相奇做了题为“大规模碳化硅功率器件制造探索 ”的主题报告,分享了市场需求、研发与制造的新进展。报告指出,“双碳”战略开启能源转换的黄金时代,碳化硅很适合功率器件,具有系统优势。全球碳化硅功率器件市场需求爆发式增长。在新能源汽车应用潜力巨大。当前全球碳化硅产业链价值主要集中在上游,主要由海外头部企业主导。碳化硅市场规模和应用领域爆发式增长推动规模化和专业化生产。 

陈万军

电子科技大学集成电路科学与工程学院副院长、教授 

《超快高压脉冲功率半导体器件与应用》

电子科技大学集成电路科学与工程学院副院长、教授陈万军做了题为“超快高压脉冲功率半导体器件与应用”的主题报告,分享了最新研究成果。报告指出,超快高压脉冲功率半导体器件是全固态脉冲功率系统的核心和关键。研制超快高压脉冲功率芯片用于小型化脉冲起爆/点火系统,重复脉冲发动机点火系统,固态直流断路器等领域。 

王来利

西安交通大学电气工程学院教授

《碳化硅功率半导体器件与变换器封装集成技术研究》

现有的器件封装技术主要是基于硅半导体发展而来,难于充分发挥碳化硅半导体的优势,已经成为碳化硅器件走向大规模应用的瓶颈性问题。西安交通大学电气工程学院教授王来利做了题为“碳化硅功率半导体器件与变换器封装集成技术研究”的主题报告,分享了最新研究进展与成果。报告指出,过去几十年,半导体技术快速发展,芯片特性显著提升。半导体芯片、器件封装、装备应用还面临着更高耐压、效率、频率等挑战。相同封装下宽禁带器件比硅器件面临更高的电热应力。也面临着宽禁带器件封装材料体系无法匹配半导体高温特性的挑战。 

蒋兴莉

成都高投芯未半导体有限公司常务副总经理

《高密度IGBT实现路径》

成都高投芯未半导体有限公司常务副总经理蒋兴莉博士做了题为“高密度IGBT实现路径”的主题报告,报告指出,尽管本土产量增速高于需求增速,但供需缺口绝对量仍有较大空间,仍以进口为主。从下游IGBT需求结构来看,中国IGBT需求结构与全球市场不同,新能源汽车,消费电子和工控是IGBT需求占比最大的三个下游领域。

 

会议现场学习氛围浓厚

会议期间,在第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长赵璐冰的主持下,电子科技大学教授张波 ,大连理工大学教授王德君,广东芯粤能半导体有限公司首席技术官相奇,西安交通大学电气工程学院教授王来利,电子科技大学集成电路科学与工程学院副院长、教授陈万军,成都高投芯未半导体有限公司常务副总经理蒋兴莉博士齐聚,围绕着宽禁带半导体SiC/GaN、传统Si基功率半导体的未来发展与机遇,SiC的爆发点、瓶颈,GaN的发展空间,大规模应用领域,以及金刚石、GaO、AlN等的发展机会等当前产业发展的最热点话题,展开探讨,现场提问不断,交流互动氛围热烈。

现场互动交流气氛热烈

本次论坛除开幕大会,两天时间里,还设置了两大平行论坛,围绕“硅基、化合物功率器件设计及集成应用”、“高压器件设计、集成及封装应用“等主题方向,来自产业链的企业及高校科研院所的实力派嘉宾代表将深入研讨,携手促进功率半导体器件与集成电路技术及应用发展。


CSPSD2024分论坛1:

聚焦硅基、化合物功率器件设计及集成应用发展

“硅基、化合物功率器件设计及集成应用”平行论坛上,实力派嘉宾代表们深入研讨,分享相关技术最新研究成果,探讨发展趋势与前沿,观点交互,碰撞激发新的思路,共同促进产业技术发展。电子科技大学教授周琦,西安电子科技大学教授周弘,氮矽半导体总经理罗鹏,莱普科技副总经理潘岭峰,重庆邮电大学教授黄义,电子科技大学教授明鑫共同主持了该分论坛。 包琦龙 海思半导体功率半导体器件部技术专家 《ICT场景下中低压(<200V) GaN器件应用挑战》 在ICT领域,中低压 GaN 器件可应用于光伏优化器,二次电源,三次电源等应用场景。相较于Si MOS器件,可获得更小的开关损耗和驱动损耗以及高频开关速度。但截止目前,中低压GaN依然未在市场上大批量应用,针对器件FOM优值的提升、可靠性的研究、封装的改进、应用风险的指导仍存在提升空间。海思半导体功率半导体器件部技术专家包琦龙做了“ ICT场景下中低压(<200V) GaN器件应用挑战”的主题报告,从器件性能、可靠性、应用等角度展开探讨,总结中低压GaN器件当前的应用挑战,激发同行领域的共同思考,推动GaN的规模应用。 刘  勇 成都氮矽科技有限公司资深GaN器件总监 PGaN增强型GaN功率器件设计与仿真技术 成都氮矽科技有限公司资深GaN器件总监刘勇做了“PGaN增强型GaN功率器件设计与仿真技术”的主题报告,介绍PGaN增强型GaN功率器件设计与仿真技术。其中器件设计部分主要包括衬底选择、外延设计、器件结构设计、版图设计、工艺选择、器件迭代与优化、器件trade-off考虑、合封与新型器件结构展望等内容,介绍器件各方面设计的原则和不同技术对器件特性的影响。仿真技术部分简单介绍仿真模型、静态特性仿真和动态特性仿真,简要介绍器件仿真的原则和仿真结果评价。  张紫辉 广东工业大学教授 GaN功率半导体器件仿真建模与制备研究 半导体仿真技术是基于TCAD有限元的一种半导体器件分析方法,通过求解泊松方程、薛定谔方程等与半导体内载流子输运与复合的物理方程,研究半导体器件的电流-电压等特性,可视化半导体内部的能带分布、电场/电势分布等表征半导体器件的关键参数,即依托计算平台,通过建立数理模型,对半导体器件进行“外延生长”、“器件制备”、”器件表征及分析”。广东工业大学教授张紫辉做了“GaN功率半导体器件仿真建模与制备研究”的主题报告。对GaN功率半导体器件开展详细讨论,详细阐述半导体器件仿真技术在GaN功率半导体器件设计和制备过程中的关键作用,同时深入探讨影响半导体器件性能指标的关键因素,并开发出GaN功率半导体材料与器件相关的数理模型,助力半导体制造领域的发展。   蒋其梦 中国科学院微电子所研究员氮化镓功率器件开关安全工作区的研究》 硅基氮化镓横向功率器件,作为下一代高密度电力系统的主流器件之一,已经在电子消费产品中得到大规模应用。然而由于氮化镓功率器件有限的电气可靠性,特别是在硬开关工作环境中的动态电阻退化效应,阻碍了其在ICT电源等大功率领域中的大规模应用。中国科学院微电子所研究员蒋其梦做了“氮化镓功率器件开关安全工作区的研究”的主题报告。报告显示,其研究提出了动态安全工作区的测试方法和寿命提取。搭建了硬、软开关模式自动切换的测试平台。研究了各种工作模式下的动态电阻特性。详细讨论并联GaN器件的动态安全工作区。报告认为从可靠性的角度来看,GaN器件并联的使用寿命也很重要,与单器件配置相比,并联是延长还是缩短开关寿命值得探讨。   张亚民 北京工业大学副教授氮化镓异质界面温升表征方法 北京工业大学副教授张亚民做了“氮化镓异质界面温升表征方法”的主题报告,其研究针对异质材料中界面热阻的测量问题,提出了一种基于瞬态温升采集和热阻构成分析技术的界面热阻测量方法;设计、制备了与测量方法相匹配的具备独立温度传感器与微加热器结构的一体化热阻测试芯片;基于一体化热特性测试芯片,搭建一套界面热阻测量系统,并对测量样品进行刻蚀,保证了热量的一维传输,提高界面热阻占比,成功实现了GaN on Si样品中界面热阻的测量,为界面热阻的测量提供一种更便捷的表征方法。

魏  杰 电子科技大学研究员高速低损耗SOI LIGBT新结构与机理研究 电子科技大学研究员魏杰做了“高速低损耗SOI LIGBT新结构与机理研究”的主题报告。低导通压降Von和低关断损耗Eoff之间的矛盾关系是IGBT器件优化设计的主要指标之一。报告介绍了多种高速低损耗LIGBT新器件结构,包括:阳极端具有多晶硅电阻场板和具有自适应PMOS结构的两种LIGBT新结构,二者通过调控阳极端载流子行为,导通时消除snapback现象,关断时提供电子快速抽取路径以加速关断并降低Eoff。新结构均获得了更优的Von- Eoff折中关系。   周贤达 广东工业大学副教授非晶氧化物半导体功率器件:理论极限和初步实现 广东工业大学副教授周贤达做了“非晶氧化物半导体功率器件:理论极限和初步实现”的主题报告,单晶材料体系下的所有宽禁带半导体均存在两大固有劣势:分立器件制造成本高、集成器件与CMOS电路兼容性差。非晶氧化物半导体(AOS)的能带结构几乎不受原子无序排列的影响,在信息显示领域是构建薄膜晶体管的主流材料。AOS功率器件可以在大面积衬底上制备,也可在标准CMOS电路的上方集成。研究通过实验手段提取了AOS材料的ECR,并基于其独特的载流子迁移率特性给出了RON, sp——BV之间的理论极限。在此基础上,还通过实验证实AOS功率器件可以达到“硅极限”,提出并验证了片上三维功率集成的概念。   赵骏磊 南方科技大学助理教授Ga-O原子间势函数及其应用研究 南方科技大学助理教授赵骏磊做了“Ga-O原子间势函数及其应用研究”的主题报告,由于Ga-O成键复杂度高,缺乏准确的原子间势函数,Ga-O-N体系以及相对更为成熟的Ga2O3体系的现有计算仿真研究均局限于针对百原子级的第一性原理计算。然而万原子级以上的大尺度计算体系对揭示原子级动力学机理至关重要。重点介绍本团队开发的Ga-O原子间势函数,该势函数适用于多相态共生体系的大尺度模拟研究,对深入探索Ga2O3生长调控机制、重要结构特性具有重要研究意义,也为进一步探索Ga-O-N体系提供所必须的研究基础。

徐光伟  中国科学技术大学研究员 氧化镓垂直功率半导体器件 中国科学技术大学研究员徐光伟做了“氧化镓垂直功率半导体器件”的主题报告,氧化镓垂直功率半导体器件具有高功率密度、低导通电阻、高频特性、高温稳定性、快速开关特性等优点,高频、高功率密度和高温度的功率电子应用中具有广阔的应用前景。随着制造工艺的不断改进和成熟,氧化镓垂直功率器件的性能和可靠性得到了显著提升。中国科学技术大学研究员徐光伟做了“氧化镓垂直功率半导体器件”的主题报告,分享了相关研究成果与进展。

任开琳 上海大学副教授一种新型氮化镓基发光高电子迁移率晶体管:面向高分辨率显示与高速光通信 上海大学副教授任开琳做了“一种新型氮化镓基发光高电子迁移率晶体管:面向高分辨率显示与高速光通信”的主题报告,其研究提出并制造了一种新型的GaN基发光高电子迁移率晶体管(LE-HEMT),研究工作为显示器阵列及其驱动器的单片集成提供了一种解决方案,以提高开关速度,使其成为高分辨率显示器和高速可见光通信(VLC)应用的有前途的候选者。

刘本建 哈尔滨工业大学副教授金刚石半导体材料及功能器件研究 金刚石半导体材料及功能器件的研究涉及到材料制备、器件设计和性能优化等多个方面,在电子、光电、生物医学等领域都有着广泛的应用前景,同时也为材料科学和器件技术的发展提供了新的可能性。哈尔滨工业大学副教授刘本建做了“金刚石半导体材料及功能器件研究”的主题报告,分享了最新研究成果。

黄  磊 电子科技大学博士 金刚石半导体器件可靠性新机制 电子科技大学黄磊博士代替电子科技大学教授、电子科技大学长三角研究院(湖州)集成电路与系统中心主任徐跃杭做了题为“金刚石半导体器件可靠性新机制”的主题报告,目前,在金刚石半导体器件中,氢终端金刚石器件的截止频率、输出电流和输出功率表现优异,在微波功率、电力电子领域中展现出较好的应用潜力。然而,氢终端金刚石器件仍面临严峻的可靠性挑战。报告介绍了其团队在金刚石半导体器件可靠性机制和模型方面的进展,并进一步针对氢终端金刚石场效应晶体管输出特性不稳定的现象,提出了取向极化效应新概念,揭示了导致输出特性不稳定的机理。   姚佳飞 南京邮电大学南通研究院执行副院长 高K介质在横向功率器件中的应用 南京邮电大学南通研究院执行副院长姚佳飞做了“高K介质在横向功率器件中的应用”的主题报告,横向功率器件具有击穿电压高、电流大、易于集成等优点,在功率集成电路中得到了广泛的应用。击穿电压(BV)和比导通电阻(Ron,sp)之间的关系是LDMOS的主要矛盾。研究表明,高k电介质可以有效地缓解这一矛盾。报告分享了高k电介质在横向功率器件中的应用相关最新研究进展。

林书勋 成都海威华芯科技有限公司生产总监 新型功率半导体器件在新基建中的应用 成都海威华芯科技有限公司生产总监林书勋做了“新型功率半导体器件在新基建中的应用”的主题报告,新基建中特高压,新能源汽车,5G基站,高速铁路,人工智能,大数据中心等领域大量的使用了新型功率半导体器件,使以新型功率半导体为核心的系统具备更快的速率、更高的效率以及更低的能耗,新型功率半导体发展进入了快车道,报告从SiC、GaN材料的基本特性出发,介绍新型功率半导体器件在新基建领域应用的优势及难点。

刘 雯  西交利物浦大学高级副教授 用于功率转换系统的氮化镓单片集成  西交利物浦大学高级副教授刘雯做了”用于功率转换系统的氮化镓单片集成“的主题报告,通过刻蚀凹槽后淀积栅介质在硅基GaN上得到的E-mode GaN MIS-HEMTs具有低漏电、高栅极电压容限等优点,同时D-mode器件的阈值电压可控。基于这些优点,可以在功率集成电路中减少保护电路,并且驱动设计更为简单,从而实现更紧凑的集成电路结构。其研究通过使用MIS-HEMTs常关型和常开型器件(D-mode和E-mode),成功在同一芯片上进行集成,实现了集成驱动、控制、保护模块的All GaN功率变换电路。

孙佳慧 香港科技大学助理教授 肖特基型p-GaN栅HEMT的栅极抗静电鲁棒性 香港科技大学助理教授孙佳慧做了“肖特基型p-GaN栅HEMT的栅极抗静电鲁棒性”的主题报告,在半导体器件的制造、测试、封装、运输和应用过程中,不可避免地会遇到静电放电(ESD)事件,导致器件过电压或过电流。报告聚焦于肖特基型p-GaN栅HEMT的栅极抗静电鲁棒性研究。在准静态电流-电压(I-V)测试中,最大反向栅电流和反向栅击穿电压均高于正向情况,然而正向栅极抗ESD鲁棒性却强于反向情况。研究发现这种矛盾是由于肖特基p-GaN栅独有的自我保护机制引起的,报告中详细阐述了该机制。

魏  进 北京大学研究员 如何使GaN功率器件如Si MOSFET一样简单易用? 北京大学研究员魏进做了“如何使GaN功率器件如Si MOSFET一样简单易用?”的主题报告,GaN功率器件与功率集成电路已经进入商业化早期,逐渐在消费类市场取得应用。然而,相较于Si MOSFET,现有的GaN功率器件产品在使用上具有更高的门槛,阻碍了GaN器件的快速推广。报告针对上述GaN功率器件易用性方面的难题,展示多种新型器件技术,证明GaN功率器件可以如Si MOSFET一样简单易用,从而推动其进入更广泛的应用领域。

赵飞云  电子科技大学博士 《基于化合物半导体异质结的高性能器件设计与制备》 电子科技大学赵飞云博士代替电子科技大学基础与前沿研究院副院长巫江做了“基于化合物半导体异质结的高性能器件设计与制备”的主题报告,报告主要围绕新型化合物半导体光电薄膜材料设计和制造,介绍了基于新型化合物半导体薄膜在光电子器件中的研究工作进展,包括化合物半导体异质外延工艺、基于半导体低维异质结构的高性能光电探测器设计以及面向光电传感应用的半导体激光器的设计与制造等研究工作。 刘 成 湖南三安半导体有限责任公司研发经理 应用于工业及汽车市场的GaN功率器件制造技术 湖南三安半导体有限责任公司研发经理刘成做了“应用于工业及汽车市场的GaN功率器件制造技术”的主题报告,涉及降本以及质量管理体系等。成本优势也是工业及汽车应用市场导入GaN器件设计的重要驱动力。在芯片制造环节,通过大规模生产制造和产业链上下游合作及整合来应对成本挑战。在降本的同时也不断强化质量管理体系以保障产品质量的严格管控。

唐高飞 云镓半导体技术总监 氮化镓功率器件与工业级应用前景 云镓半导体技术总监唐高飞做了“氮化镓功率器件与工业级应用前景”的主题报告,报告指出目前GaN功率器件在消费电子应用中已经有了较高的市场渗透率,在工业级应用也逐渐进入,尤其是信息通信和再生能源领域。在数据中心的供电链路中,使用GaN器件对于效率的提升意义巨大。而在新能源领域,如微型逆变器和OBC等应用中,GaN器件结构的创新以及驱动集成技术的引入,将推动GaN功率器件挖掘出更大的性能与成本潜力。

王方洲 松山湖材料实验室工程师 低损耗高耐压Si基GaN双向阻断功率器件研究 松山湖材料实验室工程师王方洲做了“低损耗高耐压Si基GaN双向阻断功率器件研究”的主题报告,研究提出了p-GaN/Schottky交替岛漏极结构,优化开启电压和反向击穿电压的折衷关系;提出了Schottky-MIS级联漏极结构,优化导通压降和反向泄漏电流的折衷关系。通过在松山湖材料实验室公共技术平台进行的全流程工艺制备,获得了低开启电压、低导通压降、低反向泄漏电流、高反向击穿电压的高性能Si基GaN双向阻断功率器件。同时,面向应用需求进行了工艺整合,实现了整片晶圆上大栅宽双向阻断GaN功率器件原型的工艺制备。相关的研究成果可为低损耗高耐压Si基GaN双向阻断功率器件的发展提供优良的解决方案。

韩仕达 中国电子科技集团公司第十三研究所工程师高功率氧化镓肖特基二极管研究 高功率氧化镓肖特基二极管具有高开关速度、低导通电阻、高温稳定性、高功率密度、低漏电流和快速开发周期等诸多优点,在高频、高功率密度和高温度的功率电子应用中具有广泛的应用前景。中国电子科技集团公司第十三研究所工程师韩仕达做了“高功率氧化镓肖特基二极管研究”的主题报告,分享了最新研究成果。   王晨璐 西安电子科技大学博士后 高压大功率氧化镓晶体管研究 高压大功率氧化镓晶体管(GaN HEMT)具有许多优异的性能特点,适用于多种高功率和高压应用场景。西安电子科技大学博士后王晨璐做了“高压大功率氧化镓晶体管研究”的主题报告,分享了相关研究成果与进展。

李  帆 西交利物浦大学 氢处理p-GaN栅器件开发与单片集成电路共设计流程 视频报告 西交利物浦大学李帆做了“氢处理p-GaN栅器件开发与单片集成电路共设计流程”的视频主题报告,分享最新研究成果。


CSPSD2024分论坛2:

追踪高压器件设计、集成及封装应用发展趋势

在“高压器件设计、集成及封装应用”平行论坛上,来自全国各地的科研及产业界代表们深入研讨,追踪高压器件设计、集成及封装应用技术发展与前沿趋势。电子科技大学教授邓小川,大连理工大学教授王德君,电子科技大学研究员张金平,南方科技大学副教授叶怀宇,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员程新红,东南大学集成电路学院副教授魏家行共同主持了该分论坛。

刘新宇 北京智慧能源研究院功率半导体研究所碳化硅MOSFET研究进展及面临的挑战 北京智慧能源研究院功率半导体研究所刘新宇刘新宇代替北京智慧能源研究院功率半导体研究所所长金锐做了“碳化硅MOSFET研究进展及面临的挑战”的主题报告,报告总结了近40年碳化硅MOSFET器件的技术发展路线,归纳了不同时期和应用场景下的关键结构突破,分析了当前国内外碳化硅MOSFET研究进展及相关产品成熟度现状,最终针对碳化硅MOSFET当前存在的问题和未来发展方向展开了深入探讨,为后续碳化硅半导体产业化进程起到一定的推动作用。 程新红  中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员 SiC MOSFET 过流保护技术分析与研发 中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员程新红做了“SiC MOSFET 过流保护技术分析与研发”的主题报告,其研究针对传统去饱和短路保护电路短路检测消隐时间固定的问题,提出了一种自适应消隐时间的短路保护电路,该电路可以根据不同工况自适应调节短路检测电路的消隐时间。针对需要实时检测SiC MOSFET漏极电流及过流情况的应用场景,提出了一种基于源极寄生参数的漏极电流检测技术,漏极电流检测精度大于90%、与结温无关。  章文通 电子科技大学教授 硅基超结-功率半导体More silicon发展的主力器件  电子科技大学教授章文通做了“硅基超结-功率半导体More silicon发展的主力器件”的主题报告,报告内容涵盖硅基功率超结器件的理论、技术、实验和结构发展;并介绍近年来基于超结电荷平衡概念的新一类匀场耐压层,其兼具高耐压、低比导和宽容差特点。 

黄铭敏 四川大学副教授 碳化硅功率器件的辐射效应及抗辐射技术 四川大学副教授黄铭敏做了“碳化硅功率器件的辐射效应及抗辐射技术”的主题报告,其研究团队近几年研究了重离子、电子、射线、质子等对SiC功率器件产生的辐射效应,发现并研究了再结晶、原子迁移、深能级缺陷演化、肖特基势垒变化、低温辐照诱生缺陷增强等效应或现象,明确了SiC肖特基二极管的单粒子退化机理并建立了精准的物理模型,提出了全新的抗单粒子辐射加固结构、抗总剂量加固技术。 

蒋华平 重庆大学教授 碳化硅MOSFET动态阈值漂移 重庆大学教授蒋华平做了“碳化硅MOSFET动态阈值漂移”的主题报告,由于SiC/SiO2系统陷阱密度高,碳化硅MOSFET阈值电压长期稳定性不足。报告揭示了碳化硅MOSFET漂移规律及其背后的物理机理,并提出相应的解决方法。

代高强 成都复锦功率半导体技术发展有限公司研发副总裁 高功率密度高压DC方案改善算力系统配电效率 成都复锦功率半导体技术发展有限公司研发副总裁代高强做了“高功率密度高压DC方案改善算力系统配电效率”的主题报告,指出高功率密度、高效率、高可靠性,这是高密度数据中心供电的挑战。只有站在电源架构、转换拓扑、功率半导体及先进封装技术这四个层面的前沿,才能解决更艰巨的供电挑战。每个层面都有多个维度,每个维度都相辅相成,电源创新的四个层面将共同推动电源模块性能的提升,达到改善算力系统的配电效率的目标。   张金平 电子科技大学研究员 IGBT的技术演进与未来发展趋势 电子科技大学研究员张金平做了“IGBT的技术演进与未来发展趋势”的主题报告,梳理了Si IGBT当前的技术演进路线以及器件结构和工艺技术进一步发展所面临的问题,然后从多个方面对未来的发展趋势以及已开展的部分工作进行了较详细的描述和探讨。

谭向虎 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司副总经理 先进键合集成技术与应用 北京青禾晶元半导体科技有限责任公司副总经理、正高级工程师谭向虎做了“先进键合集成技术与应用”的主题报告,在半导体材料方面,键合技术成为不同材料融合的主要途径;在半导体器件方面,键合可以实现三维堆叠集成,打破光刻瓶颈,突破平面器件限制;在系统集成层面上,键合集成可以综合“延续摩尔”和“超越摩尔”两条路径的成果,显著提升微电子系统能力和价值。报告重点介绍键合技术发展趋势与挑战、先进永久性键合技术与应用以及先进临时性键合技术与应用。

严颖怡 电子科技大学教授 在功率变换器中电流检测的挑战 电子科技大学教授严颖怡做了“在功率变换器中电流检测的挑战”的主题报告,电流检测是功率变换电路不可或缺的关键部分。快速、准确、干净的电流检测信号,是脉宽调制、相间均流、过流保护等控制功能实现的基础。报告总结了在大电流应用中电流检测难点,特别是应用在电流模式控制器当中的挑战;并介绍了多种解决思路,实现高信噪比的实时电流检测,达到准确的相间静态和动态均流,有效地提高了功率变换器的转换效率,降低了芯片面积开销。   刘人宽 电子科技大学博后 基于多层级多场域的压接型IGBT模块失效演化机制研究 电子科技大学博后刘人宽做了“基于多层级多场域的压接型IGBT模块失效演化机制研究”的主题报告,由于缺乏对压接型IGBT模块失效演化机制的准确认知,现有换流阀仍配有旁路开关,压接型IGBT模块失效短路优势未能充分发挥。针对该问题,以国产压接型IGBT模块为研究对象,结合实验测试与多场有限元仿真,揭示了“芯片-子模块-多芯片模块”多层级失效演化行为。   王德君 大连理工大学教授 《SiC半导体表界面缺陷及MOS器件可靠性》 大连理工大学教授王德君做了“SiC半导体表界面缺陷及MOS器件可靠性”的主题报告,大连理工大学在SiC器件领域经二十余年技术积累,确立了SiC栅氧界面缺陷理论体系,突破了栅氧缺陷分析难题,形成了SiC MOS器件栅氧可靠性测试分析技术成套解决方案,并形成了多项栅氧优化新技术成果,报告分享了 SiC MOSFET器件可靠性问题及其根源;SiC MOS栅氧界面缺陷;SiC 半导体界面缺陷测试分析技术;SiC MOS器件先进栅氧化技术等。

叶怀宇 南方科技大学副教授 碳化硅先进封装及全铜化技术 南方科技大学副教授叶怀宇做了“碳化硅先进封装及全铜化技术”的主题报告,报告介绍了碳化硅功率器件先进封装工艺技术的最新发展,包括碳化硅器件技术、封装技术、封装材料、封装设备以及由此带来的封装设计挑战,同时介绍全铜化封装技术路线。

韦文生 温州大学教授 3C/4H-SiC异构结场效应器件的构建和模拟 温州大学教授韦文生做了“3C/4H-SiC异构结场效应器件的构建和模拟”的主题报告,研究利用3C/4H-SiC异构结构建了纵向、横向场效应器件,并模拟了电学特性。提出了一种嵌入(n+)3C/(n)4H-SiC同型异构结(HCJ)、n/p-/p/p-/n型缓变半超结(GSSJ)的增强型UMOSFET。   顾 航 蓉矽半导体总经理助理SiC功率器件的应用与高可靠性要求 高可靠性车载SiC功率器件在车用市场上有着广阔的应用前景,车载应用对功率器件的性能和可靠性要求极高。蓉矽半导体总经理助理顾航做了“SiC功率器件的应用与高可靠性要求”的主题报告,分享了SiC功率器件可靠性保障的实践及研究成果,涉及物料保障、 栅氧可靠性保障等。

何艳静 西安电子科技大学副教授 SiC MOSFET浪涌可靠性的研究 西安电子科技大学副教授何艳静做了“SiC MOSFET浪涌可靠性的研究”的主题报告,对比研究了不同结构的SiC MOSFET器件在不同栅极电压下,单次和重复浪涌应力下器件特性的变化,分析了器件浪涌过程中电热耗散路径,分析结构设计和工艺参数对浪涌能力的影响,为SiC功率器件提高浪涌能力在芯片设计上提供优化方法。   王 曦 西安理工大学自动化与信息工程学院院长助理 光控型SiC功率器件的理论与实验研究 西安理工大学自动化与信息工程学院院长助理王曦做了“光控型SiC功率器件的理论与实验研究”的主题报告,研究以陕西省功率半导体器件及装备创新团队在SiC功率器件光控技术方面的研究为基础,主要围绕SiC光控晶体管与光触发晶闸管的理论与实验研究工作进行介绍与讨论,为下一步组建小型化、模块化的新一代SiC光控功率集成系统提供理论依据与实验基础。   李俊宏 电子科技大学集成电路科学与工程学院副教授 基于傅里叶乘法特性的高可靠性无半桥直流无刷电机驱动电路研究 电子科技大学集成电路科学与工程学院副教授李俊宏做了“基于傅里叶乘法特性的高可靠性无半桥直流无刷电机驱动电路研究”的主题报告,分享了新型驱动平台相关的研究成果及展望。其中,调试后在新平台架构上成功实现GaN对直流无刷电机的稳定驱动,电机同样以2286rpm的转速正常运行。   魏家行 东南大学集成电路学院副教授 碳化硅功率MOSFET器件及其可靠性研究 东南大学集成电路学院副教授魏家行做了“碳化硅功率MOSFET器件及其可靠性研究”的主题报告,高温、高压、大电流的工作条件,以及SiC材料天然存在的高密度界面缺陷,使其面临严峻的失效和退化风险,限制了SiC功率MOSFET器件的进一步发展。因此,迫切需要全面研究该器件的可靠性机理,优化器件结构,提升电学性能和可靠性。报告介绍高性能SiC功率MOSFET器件的结构与电学特性,剖析其在不同应用场景中面对的可靠性挑战,并展望未来的发展趋势和方向。   刘 盼 复旦大学青年副研究员, 上海碳化硅功率器件工程技术研究中心副主任 基于工艺的IGBT动静态参数TCAD建模研究 复旦大学青年副研究员,上海碳化硅功率器件工程技术研究中心副主任刘盼做了“基于工艺的IGBT动静态参数TCAD建模研究”的主题报告基于工艺的IGBT动静态参数TCAD建模研究以及基于模型的短路安全工作区研究等内容。研究显示基于该模型,进一步研究了IGBT的短路安全工作区(SCSOA)以及短路条件下的失效机理。   刘 洋 哈尔滨理工大学教授 《SiC功率模块封装烧结互连技术》 SiC功率模块封装烧结互连技术对于解决SiC功率器件在高温、高电压和高频率下所面临的一些挑战,如热稳定性、电子迁移率和封装成本等具有重要意义。哈尔滨理工大学教授刘洋做了“SiC功率模块封装烧结互连技术”的主题报告,   李 旭 电子科技大学博士生 《碳化硅MOSFET的第三象限特性研究》 电子科技大学博士生李旭做了“碳化硅MOSFET的第三象限特性研究”的主题报告,SiC MOSFET的优越性能有望进一步提高电力电子系统的功率密度和效率。在实际应用中除了正向第一象限导通,还需要开关器件提供第三象限反向续流功能。报告总结了SiC MOSFET在电力电子系统中第三象限工作的应用场景,回顾SiC MOSFET针对第三象限特性的结构设计和工艺优化路线,对比市面上多款商用SiC MOSFET在不同导通模式下的第三象限特性,包括反向恢复特性,高温导通特性,体二极管退化以及抗浪涌能力。结合通过物理分析,有限元模拟和失效分析,阐明了不同器件的第三象限导电规律,揭示了器件第三象限导通模式下的失效和退化机制。最后提出了优化和提升SiC MOSFET第三象限导通特性和能力的建议。   崔鹏飞 大连理工大学 SiC MOS器件偏压温度应力可靠性劣化的缺陷物理机制 大连理工大学崔鹏飞做了“SiC MOS器件偏压温度应力可靠性劣化的缺陷物理机制”的主题报告,SiC MOSFET器件存在偏压温度应力不稳定等可靠性问题。SiC/SiO2界面缺陷是导致器件可靠性劣化的主要原因。为了有针对性地进行缺陷钝化,需要明晰各种缺陷的电学特性及其演变规律。然而,通过测试手段往往无法获得特定缺陷的电学特性和理化特性,研究采用第一性原理计算进行模拟,考察高温和电场应力下SiC/SiO2界面缺陷,从微观上揭示器件可靠性劣化的缺陷物理机制。

汪子盛 温州大学 《集成4H-SiC/Si空穴控制结和半超结的FS-IGBT》 温州大学汪子盛做了“集成4H-SiC/Si空穴控制结和半超结的FS-IGBT”的主题报告,增强型SiC场截止绝缘栅双极晶体管(FS-IGBT)适用于高速机车牵引等大功率电力系统,目前还存在导通电压(Von)高、关断损耗(Eoff)大等缺点。研究构建了一种集成(n)4H-SiC/(p+)Si反型空穴控制异质结(HCHJ)和p/n/p型半超结(SSJ)的增强型FS-IGBT。为构建高性能FS-IGBT提供了一种新的途径。

精彩花絮瞬间:

会议现场展示交流深入

论坛同期还设置了主题展览,交流晚宴、商务考察等线上线下丰富的活动形式,凝心聚力,助力对接资源,洽谈合作。论坛期间,组织安排嘉宾代表们有意向的走访电子科技大学、国家集成电路产教融合创新平台、电子科技大学分析测试中心、功率集成技术实验室等,实地了解,探讨更多合作可能。


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