在全球“碳達峰”、“碳中和”的背景下，功率半導體成為可再生能源和高效負載能源網絡的關鍵驅動力，其下游應用場景不斷拓展，從傳統的工業、通信和消費電子領域，逐步進入新能源汽車、光伏、風電、儲能等新興終端市場。
應用端龐大的潛力，也拉動了功率半導體市場成長。風電、光伏市場方面，新增裝機維持高位將帶動半導體需求增長。儲能市場方面，得益于“雙碳”政策，家庭儲能及便捷式儲能快速發展，儲能在全球范圍內迎來發展良機，將帶動半導體芯片需求增長。汽車市場方面，汽車往電動化、聯網化、智能化方向發展，已經是大勢所趨，相比傳統的燃油汽車，電動汽車新增量將大量地把電能轉化為需求，從而帶動相關功率半導體的需求。
根據Omdia統計，預計2024年功率半導體全球市場規模將達到538億美元，中國作為全球最大的功率半導體消費國，預計2024年市場規模達到197億美元，占全球市場比重為36.6%。其中新能源汽車是功率半導體市場增長的最大原動力，根據最新的新能源汽車滲透率和光伏、風電的推進速度，受益于這兩大產業，功率半導體市場規模將遠高于上述規模。
我們可以看到，功率半導體器件的發展推動了電力電子技術的進步，使得高效的能源轉換和控制成為可能。它們在電力傳輸、工業控制、電動交通、可再生能源等領域都扮演著重要角色，幫助實現能源的有效利用和環保節能。隨著技術的不斷進步，功率半導體器件的性能不斷提升，應用范圍不斷擴大，為各行業帶來了更多的創新和發展機遇。
8月，PCIM ASIA 2023將在上海舉辦，《變頻器世界》與PCIM ASIA合作，推出全新專題，特邀請業內企業、專家、工程師圍繞“功率半導體‘新’賽道將如何布局”的話題進行廣泛參與討論。
Q1：電力電子技術無論對改造傳統行業（電力、機械、礦冶、交通、化工等），還是對新建高技術產業（新能源、航天、激光、機器人等）都是至關重要的。請您預測一下現代的電力電子技術的發展趨勢如何？
趙天意
英飛凌科技零碳工業功率事業部、大中華區市場總監
現代電力電子技術正朝著大容量、高頻率、低損耗、高性能、智能化與低碳化方向不斷發展。數字化與低碳化浪潮是未來十年重塑世界的主要力量。低碳化離不開電力電子技術，高性能的電力電子技術和產品能夠幫助提高能源利用效率，為低碳化做出重要貢獻。
伴隨著芯片和封裝技術的進步，以英飛凌為代表的硅基IGBT的技術不斷進步，IGBT器件的性能和功率密度越來越高。英飛凌TRENCHSTOP? IGBT7基于最新的微溝槽技術，允許過載時的工作結溫達175℃，這樣定義產品符合應用實際需求。而且更高的功率密度和優化的開關性能使得器件損耗大幅降低，具有更高可控性。同時，針對不同的應用而開發的產品，可以做一些特別的優化處理，從而提高硅器件在系統中的表現，進而提高系統性能和性價比。
此外，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等為主的第三代半導體材料快速發展，其具備更高輸出功率、更高的開關頻率，以及耐高壓、耐高溫、高頻和高熱導率性能更好等優勢，也為不同的應用場景帶來更多的系統價值，例如，針對光伏發電可降低系統成本，減小系統體積，提升輸出功率；而軌道牽引用SiC可以實現10%節能，提高系統效率；對于儲能系統，碳化硅器件可降低損耗，提升電池系統的能量密度。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業群工業方案部高級總監
無論對各種工業機器的電機驅動、伺服電機驅動、暖通空調(HVAC)、熱泵等傳統工業應用，還是對太陽能光伏、儲能系統、超快直流充電樁、燃料電池轉換器等新能源應用，電力電子技術都至關重要。在傳統應用中，趨勢是向更高的能效發展以滿足不同地區的政府法規，以及增加電機驅動的功率密度，并通過高頻功率開關（如碳化硅SiC）減少無源濾波器。在新能源市場，高能效和高功率密度也是非常重要的。特別是在電動汽車充電樁或儲能系統領域，尤其需要快速開關SiC器件，因為SiC器件開關速度更快、損耗更低。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
為了解決可持續發展和碳氫化合物資源日益減少的問題，世界正在從傳統的石油、天然氣和煤炭燃料轉向清潔能源。我們將這種不可阻擋的發展趨勢稱為“萬物電氣化”。
包括工業、住宅、商業和交通在內的所有過程都將轉向使用電能，這將需要功率半導體。盡管在過去幾年中，我們已經看到風能、太陽能和儲能電站的大量擴展，但實際上我們才剛剛起步，清潔能源業務以及由此對功率半導體的需求將超出任何人的預期。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經理
未來的電力電子技術會朝著高功率密度化、智能化、高度定制化方向去發展。
高功率密度化：第三代半導體技術的推廣和普及，助力功率半導體實現了高壓、高頻、高效率方向的蛻變。高壓器件簡化了電力電子拓撲結構的復雜性，高頻器件可以極大程度地降低電感電容等無源器件的尺寸，高效率的器件節約了散熱器的體積。綜上所述可以實現功率密度質的飛躍。
智能化：軟件和硬件的深度結合以及各種傳感器的賦能，可以實現更加智能的能量轉換。根據不同的工況靈活匹配多種控制和調制模式，從而達到極致的用戶體驗。
高度定制化：隨著同質化競爭的日益加劇，“一招鮮吃遍天”的時代已經過去。只有深度挖掘細分行業的需求才有可能有一席之地。需要深度研究細分應用的特點和需求，定制出高度匹配的產品，才不會陷入“內卷”的競爭局面。
Q2：電力電子器件是電力電子技術的基礎和核心，沒有領先的器件，就沒有領先的設備，電力電子器件對電力電子技術領域的發展起著決定性的作用。反過來，越來越細分的傳統行業和新興產業對器件和材料又提出了新的需求，促進了材料及器件的快速發展。請您詳細分析一下上游的材料和器件產業與下游的應用行業之間如何保持一種相互促進及和諧發展的關系？以及保持共贏的模式是怎樣的？
Pramod Patil
安森美電源方案事業群資深首席產品推廣工程師
在過去的兩到三年里，安森美(onsemi)發現與主要客戶簽訂長期供應協議有助于取得良好的平衡，以實現和保持一種非常好的相互促進及和諧發展的關系。
長期供應模式有助于上游和下游行業通過及時交流技術和供應要求的信息，實現合作共贏。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
供需規則適用于電力電子設備，就像適用于其他所有事物一樣。功率半導體所需的材料在地球上很豐富（硅、碳、鎵、氮），因此供應只是資本配置和交貨時間的問題。半導體工業是現代人類創造力的奇跡，不會對清潔電能發電、輸電和用電系統的推廣構成制約。
具體從Power Integrations的角度來看，我們嚴密管理供應鏈，擁有關鍵的制造設備，并與我們的制造伙伴建立緊密的關系。因此，即使在市場出現短缺的情況下，我們也能為客戶盡量縮短交貨期。
Q3：工業級和車規級功率半導體產品的本質區別是什么，功率半導體有低、中、高壓之分，請問哪些產品適合應用于新能源汽車，哪些更適合新能源發電領域？
趙利忠
三菱電機半導體大中國區項目經理
車規功率半導體相比消費和工業產品，從芯片定義、設計、原材料采購、供應商管理、生產制造過程、小批量和批量供貨以及售后，都需要嚴格遵守車規芯片開發流程、質量管理體系(IATF16949)、驗證要求(例如，AQG324，AEC Q-100)等,對可靠性、質量一致性、環境（耐久、高低溫、振動、沖擊等）、供貨周期以及驗證試驗等要求更高，甚至要求按照ISO26262對系統和流程體系進行功能安全認證以確保車輛行駛安全。
功率半導體的高、中、低壓，在不同的應用中分類也不盡相同。對于新能源汽車來說，低壓MOSFET（小于100V）在車上用量大，應用場景多且復雜。中高壓的功率器件（大于100V），主要應用于主驅逆變器、OBC、DC/DC、PTC和空調壓縮機等產品。如100V~250V的MOSFET廣泛用于A00級小型電動汽車的電驅系統；650V~900V的IGBT或MOSFET廣泛用于搭載400V動力電池平臺的汽車；800V動力電池高電壓平臺，目前1200V~1300V的碳化硅MOSFET是主流應用，1200V的IGBT模塊在降本方案中也有應用。
而對于新能源發電領域，對應不同的電壓等級和拓撲，150V單管到6500V功率模塊都有其應用市場。例如，中大型發電站使用的組串式或者集中式逆變器，1200V和1700V的IGBT模塊，由于具有更好的成本優勢，已經成為主流選擇，但從并聯設計方面考慮，1200V和1700V的100*140新封裝IGBT模塊占比會逐漸提高，另外，3300V和6500V的高壓IGBT模塊也占據一部分市場份額。
水原德健
羅姆半導體（北京）有限公司技術中心總經理
功率器件的功率容量和工作頻段優勢因材料和原件結構而異。目前，市場上基本按下圖劃分幾種材料功率半導體器件的應用場景。當低頻、高壓的情況下適用硅基IGBT，既是高頻又是高壓的情況下，適用碳化硅MOSFET。而GaN則更多地適用于中功率、高頻的應用場景。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業群工業方案部高級總監
從本質上說，用于汽車或工業的功率器件是相似的，但汽車應用中的電池電壓等級決定了功率器件的電壓等級。例如，電動汽車驅動中的400V電池電壓需要750V的IGBT或750V的SiC，同樣，800V的電動汽車電池市場需要1200V的SiC MOSFET或1200V的IGBT。而在工業領域，使用何種電壓等級的器件取決于終端系統的額定功率或應用。對于住宅級太陽能逆變器、儲能系統、電動車充電樁，650V的IGBT或SiC MOSFET更受歡迎。對于商業和大型太陽能逆變器、儲能系統、電動車充電樁，需要更高電壓的功率器件如950V、1200V IGBT，以及1200V、1700V的SiC MOSFET。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
實際上，就Power Integrations而言，工業級和車規級之間沒有區別。我們所有產品的設計都符合汽車質量、長期可靠性和耐用性的規范。汽車認證需要完成一些額外的測試和一些文書工作，但從根本上來說，昂貴的工業資本設備只能接受最佳質量，因此我們不會在生產線或質量體系上進行差異化。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經理
工業級和汽車級本質區別是質量管理體系和認證體系的不同。車規級器件對器件的失效率、可靠性和一致性有著更高的要求。新能源汽車比較常用的功率器件是750V~1200V的IGBT，現如今SiC MOSFET也日益成為主流的方案。新能源發電領域覆蓋功率段比較廣，小到幾百瓦，大到幾兆瓦,對低、中、高電壓的功率半導體器件都有需求。300V以內的Si MOSFET主要用于儲能和光伏微逆，600V的IGBT和超級結MOS主要用于戶用和工商業儲能，950V和1200V的IGBT主要用于光伏電站和儲能電站。
Q4：在新能源發電領域，風電和光伏因為發電不穩定，對儲能產生巨大需求，那么您認為儲能的快速興起將對功率半導體產生哪些需求？
趙天意
英飛凌科技零碳工業功率事業部、大中華區市場總監
儲能始終與發電、輸電、配電以及用電密不可分。再生能源是未來發展趨勢，這也讓隨時隨地按需提供電力這一需求更具挑戰性。
同時，電網正在從生產端（發電廠）向消費端（工業部門和居民用戶）的單向流動，轉變為高度復雜的分布式網絡。移動型和固定型儲能系統因此成為整個電力產業鏈中至關重要的一部分。這就要求無論是電力供應鏈上各個環節的高效電力轉換，還是使儲能系統實現最高效率的電池管理，每個環節都需要先進的半導體技術。并且在這些應用場景中，能源轉換效率是重要的目標，這對功率半導體的性能要求非常高。由于從電力生產到消費的每個環節都可能成為系統中一個活躍的智能節點，因此由英飛凌半導體所賦予的能源效率在所有環節都至關重要。
目前，儲能市場對功率半導體的需求旺盛，主要技術領域是功率變換和電池管理，未來隨著固態開關技術的成熟，將替代傳統的低壓電器，實現對電池的分斷和保護以及智能管理。
胡博
三菱電機半導體大中國區項目經理
功率半導體（IGBT、MOSFET等）作為儲能變流器的核心元器件，起著交直或者直交變換的作用。為了提高變換效率，常見的中大功率DC 1500V儲能系統多采用1200V半橋IGBT模塊搭建三電平拓撲，其需求也隨著儲能市場的快速發展而顯著增長。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業群工業方案部高級總監
鑒于可再生能源發電的不穩定性和能源成本的巨大變化，我們看到對儲能解決方案的需求顯著增加。今天，與所有其他形式的能源生產相比，由光伏+儲能產生的能源是最低的LCOE（平準化能源成本）成本。由于較低的LCOE和大大提升的投資回報率，我們看到更多的太陽能裝置（包括住宅和公用事業）開始融合儲能系統。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
儲能是可再生能源三足鼎立中的第三支柱，與風能和太陽能并列。為了使我們的社會擺脫化石燃料的束縛，并作為多云無風時期的備用能源，我們需要存儲豐沛時期產生的多余能源，否則就需要在陸地上遠距離傳輸轉移這些能源。功率半導體用于充電系統和逆變器系統，以實現太陽能和風能的存儲和釋放，因此電網規模儲能是一個主要的增長機會。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經理
儲能應用需要功率半導體有著更低的損耗，更高的可靠性，更強的抗沖擊能力。
（1）儲能應用需要頻繁的充放電，器件具備更好的性能意味著更低的電能轉化的折損。
（2）電池屬于易燃易爆品，并且價格昂貴。發生故障后的損失也比較大，因此需要功率半導體更加安全可靠。
（3）儲能應用需要在短時間內充電和放電，功率半導體的負載波動很大。需要功率器件有足夠的溫度沖擊能力。
Q5：目前儲能領域越來越受到世界各國的重視，請問貴公司在產品和戰略方面有什么樣的新布局，如何看待未來儲能市場的發展？在儲能領域，貴公司有哪些解決方案？
趙天意
英飛凌科技零碳工業功率事業部、大中華區市場總監
高效的電力儲能系統是能源轉型的支柱。為了實現氣候目標，全球正加速發展綠色可再生能源，推動經濟社會的低碳化轉型。但可再生能源具有產生的電力隨天氣和季節的變化而變化，并且太陽能和風力發電需要電網日益去中心化等特點，這使得能夠適應太陽能和風力發電特殊性的高性能、數字化能源基礎設施成為可再生能源轉型成功的先決條件。新能源大規模裝機，電力體制改革，都給儲能帶來更多的市場價值以及更優越的市場化環境。國家對于智能電網的規劃和建造，也大大提升儲能在電力發展系統里的地位和發展機會。先進且高效的儲能系統能夠幫助補償電壓波動，保持電網平衡，避免不必要的能源浪費。據市場專家預計，2030年全球儲能裝置的年儲能容量將達到30GW以上。
儲能系統由電池系統和PCS兩部分組成，而電能通過PCS在電池和電網進行能量的轉換。英飛凌科技具有完整的產品線，可以提供電池管理系統和PCS系統中需要的功率器件、驅動芯片、MCU控制芯片、傳感器、WIFI和藍牙芯片以及安全認證芯片等完整的解決方案。
面對電網側的PCS系統，英飛凌為客戶和伙伴提供了更多樣化的產品解決方案：從分立器件到模塊方案，完整覆蓋了從小于10kW到大于1MW的各功率段的市場需求。作為在功率半導體器件市場連續近20年市場份額第一的市場領跑者，英飛凌憑借在IGBT功率模塊技術和生產上的傳統優勢，為儲能應用，尤其是超大功率段的應用可靠性和安全性保駕護航。同時，英飛凌也一直在積極推進技術創新，最新的IGBT7技術和碳化硅技術，為實現更高的系統效率，為客戶和伙伴帶來更高的附加值提供了更多的可能性。
其中，應用于儲能系統中的英飛凌650V與1200V CoolSiC? MOSFET產品能夠降低功率半導體損耗50%，從而提供更多能量，因此將超結MOSFET變更為CoolSiC? MOSFET，可在不增加電池尺寸的情況下，額外提供2%左右能量。同時，英飛凌CoolSiC? MOSFET與英飛凌的EiceDRIVER?柵極驅動器IC能夠形成互補，以充分利用SiC技術的優勢，在效率、尺寸、重量、可靠性等方面帶來積極影響，實現最大系統優勢。
胡博
三菱電機半導體大中國區項目經理
三菱電機針對儲能領域主推的是第7代IGBT模塊。儲能系統具有雙向變換功能，特別是儲能狀態時，主要是二極管導通，可靠的、堅固的二極管設計至關重要。三菱電機第7代IGBT模塊內采用RFC（Relaxed Field of Cathode）二極管，提高了抗浪涌電流沖擊能力及I2t，即使在窄脈沖、小電流及低溫等惡劣工況下，依然能平穩開關，從而有助于提高儲能系統的可靠性。
對于中小功率儲能變流器，我司主推額定電壓1200V、1700V，額定電流300A、450A、600A等平板型NX封裝以及62mm型標準封裝半橋IGBT模塊，與現有的市場主流產品封裝兼容，同時我們也提供預涂硅脂型、壓接端子型及并聯配組型等附加選項供客戶選擇。
針對更大功率的儲能變流器，為了減小IGBT并聯個數并提高功率密度，三菱電機主推LV100封裝半橋IGBT模塊，額定電壓包含1200V和1700V，額定電流涵蓋800A和1200A。2個1200V/1200A IGBT模塊并聯可實現DC 1500V三電平1.5MVA儲能變流器，相對傳統1200V/600A IGBT 4并聯解決方案，變流器體積更小、可靠性更高。
水原德健
羅姆半導體（北京）有限公司技術中心總經理
IGBT作為儲能逆變器、光伏逆變器的核心器件之一，發揮著重要作用。隨著全球電動化技術的快速發展，對功率模塊的需求已經達到了前所未有的程度，相關產品的市場規模急劇擴大，幾乎超出了芯片制造商的產能提升速度。在這樣的背景下，羅姆開發出適用于工業設備的1200V IGBT “RGA系列”產品，成為業內先進的IGBT解決方案。
并且，羅姆與賽米控丹佛斯在IGBT多源供應方面進一步加強了合作。今年4月份，賽米控丹佛斯推出配備羅姆1200V IGBT的功率模塊，計劃推出額定電流等級10A～150A的功率模塊“MiniSKiiP?”，這款功率模塊中配備了羅姆的1200V IGBT “RGA系列”芯片。MiniSKiiP?功率模塊采用無銅底板和彈簧連接這兩大特色技術，并融合了非常適用于電機驅動市場的RGA系列的優勢，從而成為低功率領域的理想解決方案。
Sravan Vanaparthy
安森美電源方案事業群工業方案部高級總監
安森美在為直流耦合儲能系統和交流耦合儲能系統提供高能效的、具有成本競爭力的解決方案方面具有獨特的優勢。安森美具備寬廣的功率器件組合，包括各種分立的和模塊封裝的IGBT和SiC，用于從住宅系統(6KW-20KW)到公用事業級(100kW-220kW)儲能系統。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
Power Integrations基于我們高度集成的SCALE?和SCALE-2?技術開發了一系列專門針對太陽能和風能應用的門極驅動器，與基于分立驅動器級的典型解決方案相比，我們的產品可顯著減少元件數量和PCB尺寸。高集成度還可以提高可靠性，因為更少的元件意味著更少的潛在故障原因。因此，使用SCALE和SCALE-2門極驅動器可以改善整個系統的MTBF（平均無故障時間）。
與太陽能應用相關的技術挑戰之一涉及過電壓保護。在正常工作期間（當負載在標準溫度下連接時），與功率開關的最大耐壓相比，太陽能逆變器的直流母線電壓相對較低。因此，有足夠的電壓“裕量”來處理功率開關關斷時可能發生的任何過電壓。因此，使用有源鉗位方法可以輕松實現對這些開關的可靠保護。然而，太陽能逆變器（更準確地說是太陽能電池板）的開路電壓，特別是在低溫下，可能會導致直流母線電壓增加到接近功率開關的最大耐壓。在此期間，任何標準有源鉗位電路都可能導致功率開關意外開通。在最好的情況下，這會導致額外的損耗并增加EMI，但在最壞的情況下，結果可能是太陽能變換器完全損壞。為了解決這一問題，Power Integrations開發了一種先進的有源鉗位技術，名為“動態高級有源鉗位(DA2C)”，該技術可自動激活和停用鉗位功能，從而使太陽能逆變器能夠在所有應用條件下安全工作。
Power Integrations還設計了高度可靠的即插即用型驅動器，這些驅動器（例如2SP0320和2SP0325）已成為風電系統的行業標準。通常，在變速風電系統中，需要采用變槳控制來調整轉子葉片，以適應實際的系統和風力條件。這些變槳控制變換器還使用由Power Integrations的2SC0108T IGBT驅動核等產品驅動的IGBT。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經理
儲能市場在未來幾年內還將持續成為熱門的賽道，對功率半導體的需求也會持續強勁。同時作為新興發展的行業，新項目的機會比較多。儲能也是銀茂微近年來重點發力的方向。銀茂微今年推出的新產品主要是針對于儲能應用的，比如適用于1500V電池系統的GT225TL120P4H模塊，可以實現220kW的功率；再比如適用于1000V電池系統的GT400TL65P4H模塊，可以實現120kW的輸出功率。
Q6:IGBT和SiC分別為第二代、第三代功率器件的代表，那么在新能源汽車領域中，誰的應用會更多一些，SiC在新能源汽車中的優勢有哪些？貴公司在新能源汽車領域有怎樣的技術優勢或者市場優勢？
趙利忠
三菱電機半導體大中國區項目經理
車規級功率半導體在電動車中的主要增量來源為電驅動以及充電樁模塊，更高的電壓、功率需求帶動整車主流器件從低壓MOSFET轉向IGBT、SiC-MOSFET模塊等。從發展路徑來看，更高功率密度、更小的體積、更低的損耗是功率半導體技術演進的重點方向，其中材料體系將從Si往SiC方向演變。作為第三代半導體的代表，SiC-MOSFET是新能源汽車用功率模塊的趨勢。但是，從目前來看，IGBT模塊占比更高，其主要集中在中端車應用，例如A級車，數量最大。SiC-MOSFET由于成本問題，還主要應用在高端豪華車型，隨著成本的優化以及高壓直流快充的普及，SiC-MOSFET的占比會逐漸提高。
碳化硅在新能源汽車中的優勢主要有三個方面：（1）碳化硅模塊耐高壓特性，使其更適合高壓場合，更高的電池電壓便于實現高壓直流快充，提升用戶的充電體驗。（2）碳化硅模塊的高頻和耐高溫特性，碳化硅MOSFET屬于多子器件，相對少子器件（IGBT模塊），開關速度更快，易于實現高頻化，能減小被動器件，如電容、電感的體積，而耐高溫特性可以降低散熱器的體積，因此更易實現整機的輕量化，節約更多的安裝空間，提高了汽車的碰撞安全性。（3）碳化硅模塊的高效率特性，在開關損耗方面相對于Si-IGBT更加優秀，碳化硅(SiC)可使電動汽車的整體效率提高約5%至8%，能實現更好的續航里程，減少用戶的里程焦慮。
三菱電機從1997年開始一直是混合動力和純電動汽車功率模塊行業的先驅。截止到2022年，已經有超過2600萬臺新能源汽車采用了三菱的車載功率模塊或芯片，在汽車應用領域，積累了豐富的經驗。三菱電機車載功率模塊的優勢主要包括小型化、低損耗以及高可靠性，三菱電機的J1A模塊在輕量化和小型化方面均優于競爭對手，三菱電機的產品還用了很多新封裝技術，如一體化針翅、直接端子綁定技術（DLB）、樹脂密封技術，這些技術使得功率模塊的功率循壞和熱循環壽命更長，且可以實現垂直、倒立安裝，有更高的安裝靈活性，另外，三菱還提供車載IGBT的專用驅動芯片，集成了完善的保護功能，能更好的保護IGBT模塊。2015年量產的J1A模塊，至今裝車數量已經超過280萬顆，市場反饋為零失效，由此可見三菱電機車載模塊的高可靠性。2020年，三菱電機的車規碳化硅芯片已經實現量產，新一代采用壓注模技術的車規碳化硅模塊即將推出。
水原德健
羅姆半導體（北京）有限公司技術中心總經理
與傳統的硅器件相比，碳化硅（SiC）器件由于擁有低導通電阻特性以及出色的高溫、高頻和高壓性能，已經成為下一代低損耗半導體可行的候選器件。此外，SiC讓設計人員能夠減少元件的使用，從而進一步降低了設計的復雜程度。SiC元器件的低導通電阻特性有助于顯著降低設備的能耗，從而有助于設計出能夠減少CO2排放量的環保型產品和系統。
其中，為應對全球變暖，汽車的電氣化(xEV)正在發展。利用電池的直流電壓生成AC電壓用以驅動電機的逆變器單元需要通過高效化、高頻驅動化、高電壓化，實現逆變器單元的小型化，延長車輛行駛距離。羅姆將依靠SiC解決方案，跨越傳統元器件難以克服的困難。2020年推出的第4代SiC MOSFET，在改善短路耐受時間的前提下實現了業內超低導通電阻。另外，還具有低開關損耗和支持15V柵-源電壓等特點，將其安裝在車載主機逆變器中，將非常有助于電動汽車延長續航里程和減小電池的尺寸。
作為全球第一家開始量產SiC MOSFET的企業，羅姆在碳化硅產品技術開發方面一直是行業佼佼者，擁有從裸芯片到封裝產品的豐富碳化硅產品陣容。通過開發可以減輕環境負荷的先進碳化硅產品的同時，利用垂直統合型生產體系，為客戶穩定供應高品質的節能產品。
夏超
安森美中國區汽車現場應用工程師
目前從市場表現來看，在新能源領域中，Si IGBT在中低端車型當中的比例大一些，SiC MOSFET在中高端及高性能車型中的應用占比要高一些；相較于傳統的Si IGBT器件，SiC MOSFET具有更低的能量損耗、更小的封裝尺寸、更高的開關頻率、更優秀的耐高溫及散熱能力，逐步成為新能源汽車主機廠的上車首選。
安森美的技術優勢在于，作為一家全球性的企業，很早就在SiC領域進行了技術布局與產業整合，對Fairchild半導體、GT Advanced Technologies (GTAT)等企業的收購極大地增強了安森美在SiC領域的設計與生產的能力，近期我們正在考慮投資，對在美國、捷克及韓國等地的SiC工廠進行升級，以實現SiC芯片產量的進一步提升，并提升車規級SiC市場的份額。與此同時，安森美也在不斷優化升級SiC芯片的結構與性能，向客戶提供更為高效的應用體驗，為實現“碳達峰、碳中和”的目標而不懈努力。
市場優勢方面，隨著目前SiC功率器件在新能源汽車上的逐步普及，越來越多的車企更傾向于選擇SiC功率器件作為其電驅平臺的標準配置。近期，如蔚來、寶馬、極氪以及緯湃科技等廠商積極選擇與安森美合作，作為其高性能電驅平臺SiC器件的長期供應伙伴。
陸濤
安森美汽車主驅功率模塊產品線經理
安森美針對新能源汽車推出了一系列的產品，對于IGBT我們有VE-Tract系列的功率模塊，對于SiC，我們有EliteSiC。其中我們用在電驅里的900V的EliteSiC市場反饋非常不錯。我們在設計的時候充分考慮了已獲得市場廣泛應用的單面直接散熱(SSDC)封裝的特點，也就是它的雜散電感相對比較大，然后SiC的開關速度比較快，這樣會容易形成比較高的關斷尖峰電壓，如果為了避免這個比較高的尖峰電壓而采取限制SiC的開關速度，會使得SiC快速開關的特點得不到發揮，我們針對這個應用把擊穿電壓BV設計到了900V，這樣可以使得SiC可以工作在高速下，同時也無懼比較高的尖峰電壓，這樣也不需要客戶在使用上需要妥協效率和速度。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
SiC晶體管是“可控電阻”，而IGBT基本上是具有壓降的PN結。這意味著IGBT可以低本高效的方式換向大量電流，但在輕載時，固定壓降會導致效率低下，這是一項缺點。在這種情況下，SiC具有切實價值，因為可以并聯放置所需數量的晶體管，從而大大降低損耗。大多數乘用車大部分時間都在相對較輕的負載下巡航（非常適合SiC），但有時需要完全加速（非常適合IGBT）。混合模式逆變器或雙電機系統可兩者兼顧：一個用于加速，一個用于巡航。
Q7:功率半導體朝著高壓、高頻、大功率方向發展，散熱性和可靠性至關重要，請問大功率IGBT有哪些主流封裝方式，如何才能更好地保證產品的可靠性？
趙天意
英飛凌科技零碳工業功率事業部、大中華區市場總監
英飛凌一直是IGBT封裝標準開發踐行者，產品組合包括不同的先進IGBT功率模塊產品系列，它們擁有不同的電路結構、芯片配置和電流電壓等級，適用于幾乎所有應用。
適用于大功率，高要求的牽引和工業應用的IHM/IHV B系列，PrimePACK?和XHP?系列功率模塊，經過數十年現場應用證明，具有高可靠性、出色性能、高效率和使用壽命長的優勢。
市場知名的62mm、Easy和Econo系列，適用于中功率以及低功率緊湊型逆變器的應用需求，具備靈活性和優化的電氣性能，并具有高可靠性。其中，由英飛凌引領封裝工業標準的Easy系列，其機械特性，物理特性非常適合當今的IGBT技術和系統應用技術，可以實現更高功率密度和更低系統成本。隨著半導體技術和封裝技術的不斷進步，中低功率模塊開始慢慢滲透進入大功率的應用市場，為尋求靈活以及可擴展的功率模塊解決方案的客戶提供了更廣泛的產品選擇。
此外，憑借對系統和應用的深入理解，通過與客戶的緊密溝通合作，英飛凌不斷推陳出新，為客戶及伙伴提供產品定制化的服務，帶來差異化的創新方案，豐富的拓撲和靈活的芯片配置，助力客戶及伙伴在蓬勃發展的行業里始終占有先機。
胡博
三菱電機半導體大中國區項目經理
通常的IGBT功率模塊內部結構是在DBC（Direct Bond Copper,直接覆銅）陶瓷基板上裝配IGBT和二極管硅片，并在下面焊接底板。DBC陶瓷基板多采用Al2O3、AlN或Si3N4等絕緣材料，并在其兩側覆銅，以便進行焊接。三菱電機第7代IGBT模塊采用新的IMB（Insulated Metal Baseplate）結構，將絕緣層與底板通過熱壓的方式連接在一起，也即所謂一體化基板技術，消除了絕緣層與底板之間的焊接層，從而避免了IGBT殼溫變化引起的焊接層開裂問題，大大提供了IGBT可靠性—溫度循環壽命。
對于IGBT內部灌封材料，目前絕大多數IGBT功率模塊廠商采用硅膠灌封方式，我司第7代NX封裝和LV100封裝IGBT模塊采用高溫DP（Direct Potting）樹脂來進行灌封，DP樹脂可以更加牢固地固定住連接至IGBT硅片表面的綁定線，有效緩解綁定線與硅片的應力變化，從而提高了IGBT可靠性—功率循環壽命。同時DP樹脂能實現高氣密性。
Pramod Patil
安森美電源方案事業群資深首席產品推廣工程師
安森美為新能源汽車領域提供大量的解決方案，包括基于模塊的封裝、直接鍵合銅技術、壓合封裝和半橋/全橋模塊，以改善散熱和提高可靠性，其中，大功率IGBT對應用至關重要，我們的方案供客戶根據其特定應用靈活選擇，以開發穩定可靠而簡化的系統設計。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
頂級制造商生產的IGBT和SiC模塊具有出色的內在可靠性。如果它們出現故障，通常不是制造問題或磨損所致，而由于環境應力過大，例如過熱、過壓或驅動器不良。Power Integrations的所有產品都集成了完善的安全和保護特性，我們的門極驅動器也不例外，最近發布的兩款產品就體現了這一點。
SCALE-iFlex? LT NTC系列IGBT/SiC模塊門極驅動器基于前面談到的成熟可靠的SCALE?-2技術設計而成，適配流行的100mm×140mm新型雙通道IGBT模塊，例如三菱的LV100和英飛凌的XHP 2以及耐壓在2300V以內的其碳化硅(SiC)衍生品。SCALE-iFlex產品系列能夠非常專業地處理并聯，可以消除五分之一的模塊，而不會損失性能或電流降額。SCALE-iFlex LT NTC驅動器增加了一個隔離式NTC輸出，可實現變換器系統的精確溫升管理，有助于實現精確的均流控制并降低硬件復雜性，尤其是可簡化用于增強系統可觀測性和整體性能的電纜和連接器。
新款單通道即插即用型1SP0635V2A0D門極驅動器適用于耐壓在3300V以內的190mmx140mm IHM和IHV IGBT模塊。該門極驅動器將Power Integrations成熟可靠的SCALE-2?開關性能和保護特性與可配置的隔離串行輸出接口相結合，增強了驅動器的設定靈活性，且能提供全面的遙測報告，以實現準確的壽命估算。其內部集成了包括溫度、器件和母線狀態信息在內的多個檢測電路，可簡化系統設計并增強可觀測性、控制性和可靠性。應用領域包括軌道牽引逆變器、電網和中壓變頻器。
Q8:隨著新能源市場的迅速發展，越來越多的功率半導體爭相入局，貴公司在新能源市場有著怎樣的布局？可從技術、產品和市場定位方面具體談一下。可否分享下貴公司在新能源行業的未來展望以及預計實現的目標？
趙天意
英飛凌科技零碳工業功率事業部、大中華區市場總監
作為全球功率半導體領軍企業，英飛凌非常看好新能源行業未來的發展前景，積極賦能新能源生產與應用，致力于在電能鏈條的每個環節提升能效, 降低損耗, 助力社會實現低碳化，為世界注入無限綠色能源。為了強化低碳化形象，2023年4月，英飛凌工業功率控制事業部正式更名為零碳工業功率事業部，也正說明了綠色能源是英飛凌業務增長的關鍵驅動力。
英飛凌功率半導體產品在提升整條能源全價值鏈效率，包括可再生能源發電、能源傳輸與配送、能源儲存與能源使用三個環節中扮演重要角色——發電端，促成可再生能源到電能的轉換，并不斷提高能源轉化的效率，減少損耗；輸配電網絡中，處于換流閥中的功率半導體是實現交直流轉變的關鍵單元，同時也大量優化電能質量設備(無功補償，有源濾波等)的核心組成部分；用電端則覆蓋更廣泛的應用。
目前，英飛凌的相關產品和解決方案已經廣泛應用于以光伏、風電為代表的可再生能源發電，以充電樁、儲能為代表的電力基礎設施，以及以高鐵、新能源汽車、電動卡車為代表的交通等領域。
據估算，在風電領域，英飛凌的產品在國內超過87,000臺風力發電機上都有應用，這些風力發電機的年發電量可滿足4.7億人的需求，大概是占1/3的總人口；在太陽能發電領域，英飛凌的產品運用于總計超過160GW的光伏發電機組中，裝機容量約等于7座三峽水電站；在交通領域，英飛凌的相關解決方案應用于超過2,400多列高鐵上，能夠滿足超過10億人次的出行需求。同時，英飛凌的產品驅動著超過30,000輛電動大巴，為綠色低碳出行貢獻力量。
水原德健
羅姆半導體（北京）有限公司技術中心總經理
在產品方面，羅姆通過融合功率器件、模擬IC（電源IC、驅動IC）等技術，能夠從系統層面上優化其性能。例如，碳化硅器件具有更高性能潛力，但是如果簡單地在現有電路中替換硅器件，并不能充分地發揮其本身的性能。羅姆開發了絕緣柵極驅動器等模擬IC，能夠充分發揮碳化硅以及硅器件（IGBT）性能，同時結合檢測電流的分流電阻等周邊元器件，可以在系統層面上提供更好的性能和方案。
在產業合作方面，2018年，羅姆在德國杜塞爾夫開設了“Power Lab”，能夠迅速在系統層面上幫助客戶評估功率器件以及進行設計，幫助眾多汽車和工業設備領域廠商提高其設計效率。
2020年，羅姆與北汽新能源、聯合汽車電子以及臻驅科技分別建立了碳化硅聯合實驗室，利用羅姆的碳化硅器件，共同開發用于電動汽車驅動逆變器以及高性能模塊等。并且，羅姆還被大陸集團旗下緯湃科技選為碳化硅技術的首選供應商，并就電動汽車電力電子技術簽署了開發合作協議。
2021年，羅姆與吉利汽車集團締結了以碳化硅為核心的戰略合作伙伴關系，吉利將利用羅姆以碳化硅為核心的先進功率解決方案，開發高效電控系統和車載充電系統，以延長電動汽車的續航里程，降低電池成本并縮短充電時間。
2022年11月，深圳基本半導體有限公司與羅姆簽訂車載碳化硅功率器件戰略合作伙伴協議。此次簽約，雙方將充分發揮各自的產業優勢，就碳化硅功率器件的創新升級、性能提升等方面展開深度合作，開發出更先進、更高效、更可靠的新能源汽車碳化硅解決方案。此外，作為第一批合作成果，融合了雙方技術的車載功率模塊將提供給多家大型汽車企業，用于電動汽車的動力總成系統。
2022年11月，羅姆與馬自達汽車株式會社和今仙電機制作所就包括e-Axle在內的電動汽車電驅動單元中所搭載的逆變器和碳化硅功率模塊簽署了聯合開發協議。同年，羅姆的第4代SiC MOSFET和柵極驅動器IC被汽車零部件制造商日立安斯泰莫株式會社用于其純電動汽車的逆變器，從2025年起將向全球電動汽車供貨，助力延長續航里程和系統的小型化。
2022年12月，羅姆的第4代SiC MOSFET和柵極驅動器IC被日本先進的汽車零部件制造商日立安斯泰莫株式會社用于其純電動汽車（以下簡稱“EV”）的逆變器。這是日立安斯泰莫首次在其主驅逆變器的電路中采用了SiC功率器件，并計劃從2025年起依次向包括日本汽車制造商在內的全球汽車制造商供應相應的逆變器產品。
2023年6月，與全球先進驅動技術和電動化解決方案大型制造商緯湃科技簽署了SiC功率元器件的長期供貨合作協議。根據該合作協議，雙方在2024年至2030年間的交易額將超過1300億日元。
在制造方面，羅姆自2009年收購了德國碳化硅晶圓廠商SiCrystal公司以來，構筑了從碳化硅籿底外延晶圓到封裝的“一條龍”生產體制，不僅是元器件開發，還致力于晶圓的大口徑化以及先進設備帶來的生產效率提升，在性能、品質和穩定供貨上，實現與同行業其他公司的差別化。
Pramod Patil
安森美電源方案事業群資深首席產品推廣工程師
安森美擁有廣泛的IGBT和SiC產品組合，是為新能源市場提供先進的功率半導體電源解決方案的首要供應商。安森美高性能的最新一代場截止IGBT、M3S 1200V SiC MOSFET和針對應用而優化的功率集成模塊，為太陽能、儲能系統、不間斷電源(UPS)、電動車充電和其他新能源應用提供全面的電源產品組合，系統功率從3kW到300kW。安森美致力于在IGBT、SiC技術以及硅和SiC混合技術方面不斷創新，提供各種分立和模塊式封裝的功率半導體解決方案，供客戶根據其性能、系統尺寸和成本要求靈活選用。我們與領先的能源基礎設施解決方案供應商密切合作，簽訂長期供應協議，確保客戶及時滿足市場需求。安森美的使命是提供高能效的解決方案，讓世界更環保。
Doug Bailey
Power Integrations市場營銷副總裁
我們認為，由于氮化鎵(GaN)更接近理想開關（比硅損耗更小，因此效率更高），因此如果可以使用GaN，它就是最佳選擇。盡管碳化硅(SiC)也具有較高的效率，但其制造成本昂貴。相比之下，GaN的加工成本更低。因此我們看到GaN的發展勢頭強于其他技術。GaN基本上將接管較低的電壓-從市電到1200V；從本質上講，GaN將取代整個市場，直到一定的功率水平，特別是可變功率應用。GaN技術的發展趨勢為：隨著GaN電壓的提高，它將取代碳化硅，隨著載流能力的提高，GaN將取代IGBT。
孫敦虎
南京銀茂微電子制造有限公司副總經理
隨著銀茂微電子被無錫錫產微芯全資收購之后，銀茂微在穩步的從專注做封裝的企業向IDM企業轉型。銀茂微有十余種封裝可以用于新能源發電和新能源車行業，產品全、產品覆蓋度廣。值得期待的是，銀茂微的一條新的大功率模塊封裝線即將投入運營，自產自研的大電流晶圓也即將量產。
銀茂微的策略是采用大電流模塊重拳出擊集中式儲能、光伏市場。對于儲能細分行業，利用銀茂微封裝種類齊全的優勢定制一些細分行業的產品。銀茂微也在大力拓展單管產品線，未來會有更多的單管推入光伏儲能市場。此外，銀茂微也在與新能源車客戶保持密切溝通和接觸，有條不紊的推進產品在新能源車市場的應用。相信不久的將來，新能源市場將會是銀茂微最重要的市場。
編者結語
在新能源體系的變革下，功率半導體市場規模將顯著受惠于新能源產業光伏、儲能、風電、工業自動化、汽車電動化/智能化等應用蓬勃發展。
作為新能源技術的核心驅動力量，功率半導體成為了新能源產業鏈中的重要一環。隨著IGBT、SiC和GaN等新型電力電子器件及關鍵技術的發展，也勢必會改變新能源行業的發展格局。
當下，新能源產業高速發展，正在推動一系列行業變革，功率半導體正是其中之一。
風正勁，且看國內外功率半導體廠商如何披荊斬棘、乘風破浪！
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