第4代SiC MOS、1700V驱动…意法半导体透露了这些重点

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✦ 作者：行家产研Joyce

✦ 来源：行家说三代半

过去一年，产业领先企业是如何抓住历史机遇勇立潮头？2023年，他们又将如何迈出新时代步伐？为此，行家说三代半、行家极光奖联合策划了《产业领袖开年说——2023，全力奔跑》专题报道，本期嘉宾是意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部营销和应用副总裁 Francesco MUGGER。

受访者：Francesco MUGGERI

意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部营销和应用副总裁

行家说三代半：过去一年，贵公司致力于SiC、GaN哪些方面的努力？主要做了哪些关键性工作？

Francesco MUGGERI：去年，意法半导体在SiC和GaN以及栅极驱动器方面投入很大。

在SiC MOSFET方面，650V和1200V两个规格的汽车和工业级STPOWER三代产品进入产量爬坡阶段。关于栅极驱动器，我们强化了SiC MOSFET和GaN HEMT栅极驱动器的产品力。我们的栅极驱动器解决方案的目标应用不只是电气化和电动汽车，还有新兴市场和高端工业。在GaN方面，我们主要是集中力量研制650V HEMT晶体管。

在GaN功率晶体管方面，我们在2022年取得了长足的进步。意法半导体专注于用GaN功率晶体管结合数字控制芯片开发高功率密度的AC/DC适配器和充电器解决方案。我们还研发了在一个封装内集成控制器IC和GaN功率开关管的有突破性性能的单封装整体解决方案。我们的目标是降低能源损耗，使用塑料等原材料，设计小巧轻量、使用方便、节能环保的产品。

行家说三代半：2022年，贵公司在SiC, GaN产品、技术等方面有哪些新的突破？2023年会有哪些新规划？

Francesco MUGGERI：在SiC MOSFET方面，我们的产品组合新增了第三代产品，为客户带来不同的电压范围、裸片尺寸和封装选择，其中包括高功率模块。我们还下大力气在意大利卡塔尼亚建造一座新的综合工厂，落成后生产碳化硅衬底，这些举措将降低我们半导体材料供给的对外依存度，建立一个安全的供应链。

此外，我们还完成了新的电隔离栅极驱动器解决方案的产前技术测试。这些驱动器(STGAP2SICS和STGAP2SICSA)主要部署在工业市场的能源管理和高端工业应用，以及汽车市场的车载和非车载电气化应用。

对于GaN，我们在2022年底完成了首款最高额定电压1700V的电隔离栅极驱动器的产前技术测试，STGAP2GS这款芯片专门用于驱动增强型GaN FET晶体管。我们将很快向市场宣布这个消息。在分立器件GaN HEMT方面，我们推出了首款650V产品，此举为我们扩大产品系列铺平了道路。

关于GaN功率晶体管，我们推出了四种解决方案。

● VIPerGaN65和VIPerGaN100是两款高压功率转换器，在同一封装中嵌入了GaN功率晶体管和先进的准谐振反激式控制器，输出功率高达100W。

● ST-ONE和ST-ONEMP是两款专门为GaN功率晶体管设计的数字控制器。ST-ONE是一系列高集成度的系统器件，内置一个32位 Arm® Cortex® M0+内核、有同步整流功能的有源钳位反激式转换控制器和USB-PD 3.1接口，采用嵌入式增强型电隔离方法。ST-ONE控制器芯片配合MasterGaN半桥功率级，能够让充电器保持高频工作，缩小尺寸，同时提供超过94%的峰值能效。采用ST-ONE和MasterGaN设计的充电器比硅基充电器少用 75% 的塑料，能效高2%。事实上，假如世界上所有的充电器都用我们的产品，那么世界每年可以减少350万吨的二氧化碳排放量。

今年，我们将进一步扩大第三代SiC MOSFET产品阵容，同时完成第四代技术的产前测试。STPOWER第四代SiC MOSFET代表了重大的技术迭代改进，具有更高的性能和能效。我们的目标是为客户提供尖端解决方案，实现最佳能效，而这一最新进展是我们朝着这一目标又迈出了一步。我们也在加紧衬底外延综合制造厂(欧洲同类首个)的建设。

同时，我们很高兴地宣布，意法半导体即将发布650V STPOWER G-HEMT GaN FET。这些创新的FET代表了我们在GaN领域的最新技术突破，我们迫切将其推向市场。此外，我们将加强公司在GaN半桥驱动器领域的产品力，推出高速、紧凑的产品，服务不断增长的电源和能源市场，并支持在电机控制中引入GaN。

此外，我们的ST-ONE系列最近提高了功率处理能力，增加了一款140W输出功率的ST-ONEHP。基于ST-ONEHP和MasterGaN1的充电解决方案是市面上首批符合新USB 3.1 EPR标准的充电器之一。

行家说三代半：2022年贵公司备受产业和市场的认可，也获得了“行家极光奖”，能否谈谈贵公司能够脱颖而出的优势有哪些？

Francesco MUGGERI：这一奖项凸显了我们在SiC领域的全球领导地位和意法半导体的先进技术，以及可靠的制造策略。

对于栅极驱动器，意法半导体在电驱逆变器领域无人匹敌，凭借STGAP1BS碳化硅栅极驱动器成为全球纯电动汽车电驱逆变器第一大芯片厂商。该奖项还表彰了我们为宽带隙半导体市场提供型号齐全的电隔离式和非电隔离栅极驱动器。

在全球市场上，我们的SiC市场份额超过50%，在电动汽车市场为60%。

行家说三代半：快速增长的新能源市场对第三代半导体提出了更多需求，贵司在该领域采取了哪些策略？在市场应用方面有哪些进展？

Francesco MUGGER：第三代产品现在正在取代上一代技术，在今年交付的订单中，大约一半以上是新一代产品。

栅极驱动器是功率转换系统中的关键组件，是满足苛刻的系统要求的关键所在。栅极驱动器确保功率开关管正确运行，取得最大的能效和稳健性，满足严格的能效法规要求。在这个条件下，意法半导体的战略是提供业内一流的栅极驱动器产品组合，最大限度地提高系统的总体能效。我们利用多年的系统研发沉淀为客户提供市场领先的产品，并在应用解决方案和参考设计中突显这些产品的优点，展示集成新型宽带隙功率开关和栅极驱动器的功率级整体解决方案的高性能优势。

行家说三代半：2022年整个产业还面临哪些压力和挑战？2023年，我们如何应对这些挑战？

Francesco MUGGERI：整个产业面临两个重大挑战：新一代技术的性能和产能。

性能改进是对SiC和GaN MOSFET的最优物理参数的永无止境的追求，在实现更高的开关频率和更小的封装面积的同时，具有最高的鲁棒性或耐变性和最高的工作温度。我们认为，意法半导体的技术现在处于领先地位，并将以产品性能继续领跑市场。

第二个挑战是产能。意法半导体正在大力投资建立强大的宽带隙半导体垂直整合供应链，以实现我们的具有挑战性的增长目标。

行家说三代半：能否为我们展望一下2023年第三代半导体行业的发展前景？

Francesco MUGGERI：我们继续投资研制第三代半导体技术，提供更多高能效的SiC和GaN解决方案。在SiC方面，我们的目标是提供耗散功率、输出电流和工作电压都领先市场的功率开关管。面临的挑战是，在技术和封装两个层面，如何创建新的鲁棒性和开关性能都十分出色的产品架构。我们还增加GaN投资，抓住新的发展趋势，力争在氮化镓市场复制我们的碳化硅成功故事。

行家说三代半：2023年，贵司有怎样的规划和目标？在未来哪些方面有些新的增长点？

Francesco MUGGERI：汽车和工业领域的需求很高。在栅极驱动器方面，开发规划的重点是电隔离SiC驱动解决方案和非电隔离GaN驱动解决方案。我们的目标是开发成本效益、鲁棒性、能效和功率密度俱佳的产品。

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