CASICON 2021:2021中国(南京)功率与射频半导体技术市场应用峰会最新看点

日期:2021-09-15     来源:半导体产业网    作者:casmita    
核心提示:CASICON 2021:2021中国(南京)功率与射频半导体技术市场应用峰会最新看点
 9月13-14日,由半导体产业网、第三代半导体产业主办的“2021中国(南京)功率与射频半导体技术市场应用峰会(CASICON 2021)”在南京召开,峰会得到南京大学、第三代半导体产业技术创新战略联盟的指导,以及爱发科、Crosslight、大族激光、德仪、恒普真空、湖南国芯、聚能创芯、启迪半导体、上海翱晶、苏州晶湛、智湖信息等的大力支持。
峰会进行到第二天,大量精彩报告继续。其中,中科院上海微系统研究所郑理,电子科技大学教授邓小川,南京大学教授陈鹏、南京航空航天大学教授张之梁,西安唐晶量子科技有限公司董事长龚平、奥趋光电CEO吴亮,西安交通大学副教授李强,安徽芯塔电子科技有限公司总经理倪炜江,苏州能讯高能半导体有限公司Amgad Alsman,南京大学教授叶建东,青岛聚能创芯微电子有限公司应用技术总监刘海丰,厦门大学电子科学与技术学院助理教授梅洋,西交利物浦大学副教授刘雯,中电科第十三研究所郭建超,爱发科商贸电子营业部部长左超,中电科五十五所高级工程师刘强,南京邮电大学张珺教授,南砂晶圆研发主任/山东大学副教授彭燕,苏州晶湛半导体研发经理向鹏,北京大学物理学院高级工程师杨学林,南京大学副研究员徐尉宗,复旦大学青年研究员樊嘉杰等嘉宾带来了最新研究成果的精彩分享报告。
谢自力教授
嘉宾主持人:南京大学谢自力教授

峰会第二天还特邀南京大学谢自力教授,南京邮电大学唐为华教授,南京大学高级工程师赵红、华南师范大学尹以安教授、南京大学王科教授,中国科学技术大学特聘研究员孙海定共同主持,并参与了现场互动。
郑理博士
Si基GaN外延技术是实现大面积、低成本GaN外延片的主要技术,相对于GaN-on-Si而言,GaN-on-SOI技术在材料、集成与成本方面均具有显著优势。会上,中国科学院上海微系统与信息技术研究所郑理博士带来了“SOI基GaN材料及功率器件集成技术”的精彩报告,从材料、集成、成本等角度详细分享最新的成果,以及技术优势的实现方式。
邓小川教授
SiC MOSFET器件以其高压、高频、低损耗以及高温等优越性能,显著提高电力装置的效率和功率密度,是高功率电子领域的有力竞争者。电子科技大学教授邓小川做了题为“极端应力下碳化硅功率MOSFET的动态可靠性研究”的主题报告,报告分享了针对SiC MOSFET器件面临的动态可靠性问题,全面调研和评估现阶段SiC MOSFET器件在极端应力下的器件失效模式和失效机理,包括单次可承受的最大应力以及多次重复应力后的器件参数退化程度,并且总结对比了目前已有研究中提升器件动态可靠性的结构和方案。同时,通过自主搭建的动态可靠性测试平台研究了SiC MOSFET器件非钳位感性负载开关特性、短路特性和浪涌特性等研究成果。
陈鹏教授
南京大学教授陈鹏带来了“GaN肖特基功率器件新进展”的最新报告,报告总结了课题组近年来通过研究GaN SBD的击穿机制和器件工艺,研制超高压/低开起的GaN SBD的有关成果。提出利用反向pn结(RPN)终端结构成功制备了高压GaN准垂直SBD等成果。
张之梁教授
随着宽禁带(Wide Band Gap, WBG) 器件迅速发展,GaN/SiC器件得到越来越广泛应用。南京航空航天大学教授张之梁带来了题为“1kV宽禁带LLC变换器控制与应用”的主题报告,介绍了基于1-kV输入GaN/SiC高频LLC电路、平面磁件优化与设计、数字同步整流技术、非线性动态控制技术。通过SiC/GaN高频电力电子电路与控制技术及其应用,展示第三代半导体器件给高性能电源系统带来的优势与前景。
西安唐晶量子科技有限公司董事长龚平
西安唐晶量子科技有限公司董事长龚平带来了“6 inch GaAs基VCSEL和射频外延技术”的主题报告。他表示,唐晶量子致力于成为化合物半导体外延片解决方案的服务商,主要做砷化镓外延片的代工。团队有在IQE工作30多年的外延技术和经历, 团队具有HBT及VCSEL外延量产技术和经验, 目前唐晶量子主打的两款高端GaAs外延片产品分别是VCSEL和HBT,其中6寸VCSEL 940nm外延片均匀度已经小于1nm,PCE的指标也十分接近IQE的水准。而HBT已与国内大客户对接,正在联合进行产品研发。他表示,虽然团队都是IQE回国创业团队,但是国产化产品在市场前几年还是会受到歧视。经过努力目前产品的各项参数也已经获得市场客户的认可,一定要对国产化产品有信心。虽然我们起势于磷化铟GaAs外延片,接下来会做磷化铟半导体外延片。他透露,下一步唐晶量子化合物半导体外延片项目已经签约落地西安。项目由西安唐晶量子投资6亿元实施,将在西安高新区开展MOCVD外延设备、芯片验证测试设备及新材料器件等产品的研发和生产。该项目达产后,将年产砷化镓、磷化铟化合物半导体外延片20万片。
唐为华教授
嘉宾主持人:南京邮电大学唐为华教授
 
张宇昊
美国弗吉尼亚理工大学电力电子系统中心助理教授张宇昊带来了关于氧化镓功率器件制备、封装的主题报告,报告指出,其团队近期首次实现了大面积氧化镓器件的制成和封装,并首次报道了大电流、封装的氧化镓器件的稳态和瞬态热学性能。其研究团队制备了大电流垂直结构氧化镓肖特基二极管,并采用了基于银烧结的双面封装技术。
奥趋光电CEO吴亮
奥趋光电CEO吴亮带来了“AlN/AlScN材料制备技术及其在5GRFFE滤波及功率器件等领域应用前景展望”的主题报告。他表示,AlScN是5G RFFE BAW/FBAR/SAW滤波器最有前途的新材料,也有希望用于其他电力电子应用。我们开发了一系列专利技术,解决了大型氮化铝生产中的关键难题,采用PVT法生产了世界上第一批60mm氮化铝晶片和晶圆,并规划世界上最大的2英寸氮化铝基板工厂。我们开发了专有技术,在其上生长世界领先质量的AlScN薄膜具有低成本和可扩展性的硅/蓝宝石,并在SiC衬底上与领先合作伙伴合作。我们正与中国几家领先的无晶圆厂合作伙伴合作,以实现高性能FBAR/SAW满足5G行业日益增长的要求的过滤器。
西安交通大学副教授李强
六方氮化硼(hBN)是一种新型超宽禁带半导体材料,具有高电阻率、高热导率、良好的热稳定性等优良的物理化学特性以及延展性好、耐弯折等良好的机械性能,已被广泛应用于各类光电器件的研究中。西安交通大学副教授李强做了题为“基于HBN的射频器件”的主题报告,报告指出,射频磁控溅射法可用于制备大面积连续的hBN厚膜,易于剥离及转移,可实现在大尺寸器件上的应用,并详细分享了具体的数据、过程与成果。
安徽芯塔电子科技有限公司总经理倪炜江
安徽芯塔电子科技有限公司总经理倪炜江带来了题为“高性能高压碳化硅功率器件设计与技术”的主题报告,报告从材料特性、器件结构、发展现状等方面介绍高性能高压SiC器件的技术及发展趋势,以及芯塔电子在SiC功率器件方面的技术和产品布局。他表示,公司目前可以提供600-1200V 各种各种型号和规格的SiC肖特基二极管;4英寸、6英寸SiC肖特基二极管的裸晶圆、裸芯片;SiC功率模块和客制化SiC肖特基二极管器件;SiC生产线的建线技术服务,包括设备、工艺、产能和技术规划。基于国产工艺平台、国产外延和自主知识产权的6英寸SiC MOSFET器件( 1200V 40mΩ,80mΩ )。芯塔电子愿与产业链优秀企业和团队深入合作,共同打造基于全国产的第三代半导体产业生态圈。
苏州能讯高能半导体有限公司Amagad Ali Hasan博士
苏州能讯高能半导体有限公司Amagad Ali Hasan博士分享了《基于物理的5G射频GaN 晶体管模型、趋势和挑战》的主题报告,报告从基于物理的模型意义、物理模型的分类、GaN模型综述、建模挑战、温度和浓度模拟以及建模远景进行了详细介绍。
赵红
嘉宾主持人:南京大学高级工程师 赵红

南京大学教授叶建东
氧化镓(Ga2O3)半导体材料由于其超宽禁带宽度(~4.8 eV)、高临界击穿场强(~8 MV/cm),以及可控n型掺杂外延和大尺寸单晶,在功率电子器件领域得到国内外越来越广泛的研究。然而p型Ga2O3材料难以制备,严重地限制了Ga2O3在功率器件的实际应用。南京大学教授叶建东带来了题为“氧化镓基双极型异质结功率器件研究”的主题报告,他表示,我们开发了NiO低温外延技术,通过构筑NiO/Ga2O3异质结构显著降低器件反向漏电流,有效提高器件击穿电压 ,并揭示了NiO/Ga2O3 II型异质界面能带弯曲和载流子隧穿复合的共性机制 。为进一步减小正向导通电阻和开启电压以及提高击穿电压,研制出带有NiO场限环的垂直结构异质结势垒肖特基(HJBS)二极管,其导通电阻为7.7 mΩ·cm2,反向击穿电压为1.89 kV 。在此基础上,研制出单管面积(1mm×1mm) NiO/Ga2O3 p-n二极管,反向耐压为1.37 kV,正向最大直流输出为13 A,浪涌电流达58 A,反向恢复时间为12 ns 。为进一步抑制电场边缘聚集效应,设计和研制出具有倾斜台面的NiO/Ga2O3 p-n功率二极管,最高击穿电压提升至1.95 kV, 动态击穿电压可达2.23 kV,正向电流为12 A,AC-DC功率转换效率为98.5%,部分性能超过1200V SiC肖特基二极管。这些结果表明,通过异质集成p-n结是实现氧化镓基双极型功率器件的可行路径之一。在工作总结时指出,实现p型NiO单晶薄膜的室温外延,与Ga2O3 形成p-n异质集成;明晰NiO/Ga2O3异质结构的电子能带结构和载流子界面输运机理;构筑低界面态密度NiO/Ga2O3 p-n功率二极管器件,并初步通过电路测试,具有高温、高功率、高效电能转换特性。本项工作有效规避氧化镓p型掺杂困难的难题,实现双极性器件设计,有效提高器件耐压和降低器件功耗。
中电科第十三研究所郭建超
微波功率器件广泛应用于无线通信,雷达与电子对抗,军事装备以及医疗电子等系统中。中电科第十三研究所郭建超带来了“金刚石微波功率器件研究”的主题报告, 主要有Si LDMOS, GaAs HBT, SiC MESFET和GaN HEMT技术。半导体器件不断向更高频率、更大功率、更高可靠性方向发展,继Si、GaAs、GaN之后,下一代更高频率、更大功率半导体材料与器件:金刚石。报告中分享了带沟道金刚石材料,金刚石微波功率器件研究进展,目前2GHz输出功率密度领先于国外,1GHz下输出功率密度国外为3.8W/mm(日本早稻田大学,多晶金刚石),工作漏压-50V,我们结果为2.2W/mm(单晶金刚石)。
爱发科商贸电子营业部部长左超
自动驾驶、5G通信、人工智能等新兴领域的技术革新和发展,对电子半导体器件的全方位要求不断提高。爱发科商贸电子营业部部长左超带来了题为“量产高性能功率与射频器件的ULVAC装备技术”的主题报告。报告表示,爱发科集团致力于各种电子半导体等前沿领域生产技术的研究和开发,特别是应用于大规模生产的下一代智慧能源的功率及射频器件、MEMS及3D封装等相关的真空技术(离子注入、镀膜、等离子体刻蚀、灰化等)的研发和销售推广,不断的为电子半导体制造工艺提供最新的综合解决方案。
尹以安教授
嘉宾主持人:华南师范大学尹以安教授

青岛聚能创芯微电子有限公司应用技术总监刘海丰
随着人工智能与5G通讯技术的发展,对智能终端快速充电提出了更高要求,需要采用新型半导体器件以提升快充效率、减小快充体积。青岛聚能创芯微电子有限公司应用技术总监刘海丰带来了题为“面向快充应用的GaN材料和器件技术”的主题报告。作为第三代半导体,GaN器件得益于材料优势,在速度、效率、耐高温等方面均优于传统硅器件,在功率系统领域具有广泛的应用前景。在此背景下,北京赛微电子着手布局了聚能晶源与聚能创芯项目,开展GaN材料与器件产业化工作。基于两项目实施,可实现GaN材料、器件与应用的国产化供应,为5G通讯、智能终端、大数据、自动驾驶等领域,提供新型功率器件产品与技术解决方案。聚能晶源掌握领先的8英寸GaN-on-Si、6英寸GaN-on-SiC外延技术;产品线包括AlGaN/GaN、P-GaN、GaN-on-HRSi等,面向功率与微波应用。聚能晶源拥有业界领先的AixtronG5+MOCVD设备,可以实现高质量低成本6-8英寸外延材料生长。聚能晶源一期建成产能为年产1万片GaN外延晶圆,在规划的二期项目中,产能将达到年产20万片GaN外延晶圆。
厦门大学电子科学与技术学院助理教授梅洋
厦门大学电子科学与技术学院助理教授梅洋分享了题为“氮化镓基VCSEL技术进展”的主题视频报告,报告指出,GaN基VCSEL目前关键技术难点主要在于高反射率布拉格反射镜(DBR)的外延生长、器件内部横向光场调控、高效电流注入、以及器件散热等。报告着重介绍了在蓝光、绿光、以及紫外VCSEL中取得的最新研究进展、谐振腔内光场及损耗的调控、以及改善器件散热性能的有效方法。
西交利物浦大学副教授刘雯
西交利物浦大学副教授刘雯做了题为“硅基GaN MIS-HEMT 单片集成技术”的主题报告,报告指出,目前实现硅基GaN的常关型器件有四种较为成熟的技术路线:氟离子注入、P型栅P-GaN Gate、级联Cascode技术和凹槽栅结构,不同的技术路线有不同的特点,报告分享了采用凹槽栅结构的制备成果,以及成功实现了单片集成硅基GaN基本逻辑电路、锯齿波发生器、反向器、比较器、脉冲宽度调制(PWM)电路、DC-DC转换器等。
王科老师
嘉宾主持人:南京大学王科教授 
中电科五十五所高级工程师刘强
中电科五十五所高级工程师刘强带来了题为“碳化硅MOSFET技术问题及55所产品开发进展”的主题报告。报告分析了目前碳化硅MOSFET技术主要面临问题及解决方法。目前国基南方在材料-芯片及器件设计-芯片制造-封装-可靠性测试,拥有自主外延生长能力,目前供片能力超过3万片/年,后续进一步扩产至10万片/年,可以满足600V-20000V 器件研发生产需求。芯片及器件设计方面拥有宽禁带国家重点实验室,专利受理300余项,其中发明专利超过200项,PCT 10项;R&D投入4500万元/年,先后承担并完成了多项国家SiC电力电子器件重大专项、科技部“重点研发计划”等方面的研究课题;拥有6英寸SiC专用工艺线,国内最早实现6英寸SiC MOSFET量产,专业化的模块封装能力和先进的器件测试分析能力,可半导体功率模块研制和批产,年产150万只功率模块。并介绍了,国基南方下一步进展及未来发展规划。
南京邮电大学张珺教授2
由于AlGaN/GaN HEMT器件中存在的多样复杂的二维耦合效应,时至今日,对器件反向性能的表征手段仍旧是制约AlGaN/GaN HEMT耐压特性研究的重要障碍。南京邮电大学张珺教授带来了“基于人工神经网络的AlGaN/GaN HEMT反向特性表征技术”的主题报告,报告指出,为了能够准确的、高效的预测AlGaN/GaN HEMT器件的反向特性,报告详细分享提出一种基于人工神经网络的数值仿真新方法。
南砂晶圆研发主任山东大学副教授彭燕
基于金刚石材料进展,越来越多的研究开始关注金刚石材料的位错表征与分析,探索位错密度降低方法,揭示缺陷对材料、器件性能的影响。南砂晶圆研发主任/山东大学副教授彭燕分享了《碳化硅与金刚石单晶衬底技术与产业化研究》的主题报告。报告详细分享了微波等离子体刻蚀金刚石研究数据与成果。利用MPCVD方法,采用H2和H2/O2气体刻蚀HTHP Ia、HTHP IIb和MPCVD类型金刚石材料,比较了刻蚀后的表面形貌、刻蚀坑的形成以及刻蚀速率,结果显示刻蚀速率ER(MPCVD)>ER(HTHP Ib)>ER(HTHP IIa)。在H2等离子体中,MPCVD样品刻蚀活化能44.04±3.05kcal/mol;O/H~2%气氛下,HTHP Ib活化能数值68.18±6.4kcal/mol,MPCVD活化能数值59.4±5.479Kcal/mol,HTHP IIa活化能数值48.122+2.89Kcal/mol。结果氧气加入后,刻蚀坑形貌由规则的倒金字塔形状变得不再规则,且刻蚀坑的深度和尺寸随着O2/H2比例的增加也在增大,即氧气的参与加快了刻蚀速率,增大了刻蚀活化能。利用XPS进一步分析了微波等离子体刻蚀不同类型金刚石晶体后的化学元素结合状态以及刻蚀过程中化学反应的动力学和机理,结果表明不同类型的金刚石材料活化能差异与氮元素的存在有关。
 
通过等离子体刻蚀后的刻蚀坑形貌发现有两类缺陷存在,一类是由于衬底表面状态和抛光步骤引入的缺陷,一类是衬底内部固有的缺陷。金刚石表面由于研磨等加工步骤会引入表面损伤。结果显示等离子体刻蚀法是有效评价金刚石表面加工质量的方法。
苏州晶湛半导体研发经理向鹏博士
苏州晶湛半导体研发经理向鹏博士带来了“用于新型GaN功率器件的外延技术进展”的主题报告。美国弗吉尼亚理工大学电力电子技术中心(CPES)和苏州晶湛半导体团队合作攻关,通过采用苏州晶湛新型多沟道AlGaN/GaN异质结构外延片,以及运用pGaN降低表面场技术(p-GaN reduced surface field (RESURF)制备的肖特基势垒二极管(SBD),成功实现了超过10kV的超高击穿电压。这是迄今为止氮化镓功率器件报道实现的最高击穿电压值。晶湛半导体6英寸氮化镓外延片年产能规模达到20万片以上,并在2018年10月通过ISO:9001质量体系认证。晶湛半导体已成为国内首屈一指的氮化镓外延片供应商,并具备了一定的国际影响力和竞争力。2014年底,晶湛半导体就率先在全球首次发布商用8英寸硅基氮化镓外延片产品,经有关下游客户验证,该材料具备全球领先的技术指标和卓越的性能,填补了国内氮化镓产业的空白。经过多年的专注发展,晶湛半导体已经与全球数百家知名半导体科技企业、高校科研院所客户建立广泛深入的合作,并多次与合作伙伴联合在行业顶级期刊Nature Electronics,IEEE Electron Device Letters,及国际顶级会议IEDM等发布相关创新成果,引起国际半导体界的广泛关注和一致好评。
孙海定
嘉宾主持人:中国科学技术大学特聘研究员 孙海定
美国弗吉尼亚理工大学电力电子系统中心助理研究员张宇昊
在电力电子系统中,负载端的浪涌能量以及串联开关的电压分配不均常常造成器件在开关过程中承受超过额定电压的瞬态过压。功率器件在开关过程中承受反复瞬态过压的能力是其鲁棒性的关键指标之一。美国弗吉尼亚理工大学电力电子系统中心助理研究员张宇昊带来了关于SiC MOSFET和GaN HEMT在过压开关中坚固性的主题报告,分享了其团队工作创新性地研究了商用碳化硅和氮化镓器件在反复过压开关中的鲁棒性,包括失效和老化过程及机理。以及研究工作创新性的发现结果。
北京大学物理学院高级工程师杨学林
北京大学物理学院高级工程师杨学林带来了“Si衬底上GaN基电子材料外延生长技术研究进展”的主题视频报告,报告提出采用Ga空位工程,在Si(111)衬底上实现高质量的GaN厚膜。研究了C杂质与位错相互作用,获得高迁移率GaN薄膜材料。揭示了AlN/Si界面寄生电导的产生机理并提出抑制方法。
南京大学副研究员徐尉宗
南京大学副研究员徐尉宗带来了“面向高可靠性、高能效应用的GaN HEMT增强型器件技术”的主题报告,报告从p-GaN帽层增强型器件栅压摆幅受限的物理机制分析出发,结合新型栅极结构方案设计与实验验证,包括反向pn结帽层结构、极化掺杂p型帽层结构等,系统讨论栅极设计对器件可靠性及动态损耗的影响规律,总结出潜在的面向高可靠性、高能效应用的GaN HEMT增强型器件技术。此外,还结合报告人所在团队在GaN功率二极管方面的研究成果,总结介绍GaN功率二极管在可靠性与能效方面的关键问题与研究现状。
复旦大学青年研究员樊嘉杰博士
先进封装及可靠性技术是保证宽禁带半导体性能优势并实现长期有效服役的关键,属于第三代半导体产业亟待解决的卡脖子问题,因此,急需对复杂使役条件下SiC功率模块新型封装工艺、材料、失效机理和可靠性等基础问题展开前瞻性探索。复旦大学青年研究员樊嘉杰博士带来了“SiC功率器件先进封装材料及可靠性优化设计”的主题报告,报告从第三代半导体发展现状、功率器件及模块封装形式的发展趋势、先进封装材料的发展趋势、封装可靠性设计及优化方法等四个方面展开介绍了最新研究进展。
于坤山秘书长

最后,第三代半导体产业技术创新战略联盟于坤山秘书长在总结讲话时指出,峰会在为期一天半的时间里密集的专家学者以及企业代表高水平的报告,给予会代表一次系统且前沿的学习机会。更可贵的是每个报告嘉宾演讲结束都能有讨论,中间休息环节也都能有很好的对接与交流,充分的互动也有助于提升我们学术水平和学习氛围。全程参与让我感受很深也有很多思考,当前第三代半导体很火,很多企业、资本纷纷加入导致产业更加热闹,半导体是烧钱的产业,虽然不差钱但不能随便烧,我们该研究什么,该如何避免重复建设,避免资源的浪费,第一,我们需要技术路线的指引,联盟也发布了三份技术路线图给行业一定的指引,这还远远不够,联盟会继续做好这项工作,也希望更多的专家能参与其中给予支持,也是给国家把有限的科研资源真正用在刀刃上,快速的赶上、甚至是超越国外的先进半导体技术水平,唯有此道!如果大家都无需的各干各的,我们再干三十年依然是落后。通过技术的指引,快速地找到我们的短板,快速地去抢位,去卡位,占领未来发展先机。第二,需要标准的指引。包括对学术水平的评价,对产品、技术和论文的评价。第三,需要跨领域、跨学科、跨机构的协同创新与融合,甚至是开展国际之间的交流与合作。

欲知更多峰会内容,请继续关注半导体产业网,将持续更新峰会内容!
 
打赏
联系客服 投诉反馈  顶部