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ST:碳化硅技术的发展 关键在于控制整个产业链
(2024年12月21日更新)

电力和能源管理对人类社会未来的可持续发展至关重要。半导体汽车和离散组件产品部(ADG)执行副总裁和功率晶体管理部总经理Edoardo MERLI指出,由于全球能源需求的不断增长,我们必须控制碳排放,并将温度上升控制在1.5度以下。减排对此非常重要,但需要科技支持,包括可再生能源的利用,ST对此也有一些具体的目标。

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半导体汽车和离散组件产品部(ADG)执行副总裁和功率晶体管理部总经理Edoardo MERLI

就工业而言,如果能提高1%的电力利用效率,就能节省95.6亿千瓦时(TWh)的能源。那这是什么意思呢?举个直观的例子,这相当于节省了15个核电站的发电,减少了3200万吨二氧化碳或数千桶石油。可以看出,只有提高工业领域的电力利用效率,才能有如此惊人的节能效果。可持续发展一直是根植于我们企业文化的核心理念,ST早就宣布成为2027年可持续发展的企业,即2027年实现碳中和。

ST碳中和应在2027年实现,这也符合2021年巴黎协议确立的2025年将升温控制在1.5度以下的目标。ST我非常希望通过利用可再生能源来实现这一目标。我们将在2027年减少电力消耗。目前,我们正在积极参与和参与一系列相关项目和合作计划,以实现这一目标。

Edoardo MERLI说,ST宽能隙技术等多种新能源技术催生了一系列相关应用,帮助我们实现上述目标。功率技术在实现高效应用和节能降耗方面发挥着关键作用,重点是碳化硅和氮化镓,比普通硅材料具有更好的效率。宽能间隙半导体具有运行电压高、开关速度快、运行温度高、导电阻低、热量少、耗散功率低、效率高等优点,节能效果优异。由于两种技术的特点不同,各自的应用情况也不同。

碳化硅和氮化镓的应用主要是功率利用和开关频率。可见碳化硅和氮化镓导体能满足的需求略有不同,简单来说就是带来更强的功率。碳化硅可以提高开关频率,而氮化镓消耗的电能更少。该技术可以补充现有的硅技术,但在功能上也有一些重叠,未来将不断优化和改进。刚才提到碳化硅和氮化镓催生了一系列新的应用,也带来了一些新的限制,需要我们加深理解和突破。

碳化硅应用涵盖汽车制造、工业应用等领域,终端用户的许多优势都很明显。以电动汽车制造为例,碳化硅可用于制造牵引逆变器、充电桩DC-DC配套设置,如转换器ConnorWinfield代理准备,这些可以带来更长的里程,减轻车辆重量,这是用户在使用过程中可以直观地感觉到的。当然,还有一个性能更强的电动汽车充电站,碳化硅可以加快充电速度,缩短充电时间,然后促进电动汽车的推广和普及。

ST总结碳化硅应用领域的市场地位,市场份额相当高,去年市场份额达到50%,汽车领域甚至达到60%。ST的执行长 Jean-Marc Chery曾经说过,ST目标是2024年碳化硅领域年收入10亿美元,包括晶体管、二极管和功率模块。我们希望与各行各业合作,包括所有汽车制造业合作OEM目前,90多个项目正在与这些行业领先企业合作。

ST第三代碳化硅技术已经启动,第四代技术也将进入市场,预计将在今年年底获得资格并上市。当然,我们不仅致力于碳化硅技术的研发,还致力于许多其他晶圆的研发。为了充分探索和发挥碳化硅和氮化镓的性能优势,我们还需要探索许多类型的前沿概念和技术。


对于碳化硅等新兴技术来说,控制甚至拥有自己的产业链是非常重要的,ST也做了很多操作。目前,我们已经通过收购Norstel AB(已更名为ST SiC AB)完成生产线的建立。为了进一步提高制造能力,我们还制造了碳化硅基材,并设立了多家工厂,不断扩大规模,进一步整合生产链。作为我们的重点基地之一,意大利卡塔尼亚也大大提高了我们的生产能力。我们在新加坡的生产线规模翻了一番。目前,我们正准备将生产线从6英寸改为8英寸。摩洛哥布斯库拉和中国深圳的基地也是后期工厂。深圳是我们进行相关封装的主要工厂,为领先企业提供大规模封装。

ST到2024年,碳化硅产能将比2017年024年至2027年规模将进一步扩大,发展空间巨大。我们建立这些大型工厂的目的是满足市场需求和支持ST自我发展。

ST该领域的产品战略也进行了一些并购,包括法国创新企业EXAGAN,其中G-FET、G-Drive和D-Mode这些产品来自这家公司。我们还与台积电合作,让我们提前推出许多内部测试技术产品,通过台积电快速进入市场。我们的最终目标是改进我们的内部测试技术,最终为我们明确的产品策略服务。

目前,我们对氮化镓产品有完整的规划,100V到650V各种产品将陆续推出,这些产品将通过ST 8寸工厂生产。我们在卡塔尼亚也有一个GaN-on-Si RF氮化镓产品的生产线大多是针对5G和6G应用基础设施。

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