在全球“碳达峰”、“碳中和”的背景下，功率半导体成为可再生能源和高效负载能源网络的关键驱动力，其下游应用场景不断拓展，从传统的工业、通信和消费电子领域，逐步进入新能源汽车、光伏、风电、储能等新兴终端市场。
应用端庞大的潜力，也拉动了功率半导体市场成长。风电、光伏市场方面，新增装机维持高位将带动半导体需求增长。储能市场方面，得益于“双碳”政策，家庭储能及便捷式储能快速发展，储能在全球范围内迎来发展良机，将带动半导体芯片需求增长。汽车市场方面，汽车往电动化、联网化、智能化方向发展，已经是大势所趋，相比传统的燃油汽车，电动汽车新增量将大量地把电能转化为需求，从而带动相关功率半导体的需求。
根据Omdia统计，预计2024年功率半导体全球市场规模将达到538亿美元，中国作为全球最大的功率半导体消费国，预计2024年市场规模达到197亿美元，占全球市场比重为36.6%。其中新能源汽车是功率半导体市场增长的最大原动力，根据最新的新能源汽车渗透率和光伏、风电的推进速度，受益于这两大产业，功率半导体市场规模将远高于上述规模。
我们可以看到，功率半导体器件的发展推动了电力电子技术的进步，使得高效的能源转换和控制成为可能。它们在电力传输、工业控制、电动交通、可再生能源等领域都扮演着重要角色，帮助实现能源的有效利用和环保节能。随着技术的不断进步，功率半导体器件的性能不断提升，应用范围不断扩大，为各行业带来了更多的创新和发展机遇。
8月，PCIM ASIA 2023将在上海举办，《变频器世界》与PCIM ASIA合作，推出全新专题，特邀请业内企业、专家、工程师围绕“功率半导体‘新’赛道将如何布局”的话题进行广泛参与讨论。
Q1：电力电子技术无论对改造传统行业（电力、机械、矿冶、交通、化工等），还是对新建高技术产业（新能源、航天、激光、机器人等）都是至关重要的。请您预测一下现代的电力电子技术的发展趋势如何？
赵天意
英飞凌科技零碳工业功率事业部、大中华区市场总监
现代电力电子技术正朝着大容量、高频率、低损耗、高性能、智能化与低碳化方向不断发展。数字化与低碳化浪潮是未来十年重塑世界的主要力量。低碳化离不开电力电子技术，高性能的电力电子技术和产品能够帮助提高能源利用效率，为低碳化做出重要贡献。
伴随着芯片和封装技术的进步，以英飞凌为代表的硅基IGBT的技术不断进步，IGBT器件的性能和功率密度越来越高。英飞凌TRENCHSTOP? IGBT7基于最新的微沟槽技术，允许过载时的工作结温达175℃，这样定义产品符合应用实际需求。而且更高的功率密度和优化的开关性能使得器件损耗大幅降低，具有更高可控性。同时，针对不同的应用而开发的产品，可以做一些特别的优化处理，从而提高硅器件在系统中的表现，进而提高系统性能和性价比。
此外，以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等为主的第三代半导体材料快速发展，其具备更高输出功率、更高的开关频率，以及耐高压、耐高温、高频和高热导率性能更好等优势，也为不同的应用场景带来更多的系统价值，例如，针对光伏发电可降低系统成本，减小系统体积，提升输出功率；而轨道牵引用SiC可以实现10%节能，提高系统效率；对于储能系统，碳化硅器件可降低损耗，提升电池系统的能量密度。
Sravan Vanaparthy
安森美电源方案事业群工业方案部高级总监
无论对各种工业机器的电机驱动、伺服电机驱动、暖通空调(HVAC)、热泵等传统工业应用，还是对太阳能光伏、储能系统、超快直流充电桩、燃料电池转换器等新能源应用，电力电子技术都至关重要。在传统应用中，趋势是向更高的能效发展以满足不同地区的政府法规，以及增加电机驱动的功率密度，并通过高频功率开关（如碳化硅SiC）减少无源滤波器。在新能源市场，高能效和高功率密度也是非常重要的。特别是在电动汽车充电桩或储能系统领域，尤其需要快速开关SiC器件，因为SiC器件开关速度更快、损耗更低。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
为了解决可持续发展和碳氢化合物资源日益减少的问题，世界正在从传统的石油、天然气和煤炭燃料转向清洁能源。我们将这种不可阻挡的发展趋势称为“万物电气化”。
包括工业、住宅、商业和交通在内的所有过程都将转向使用电能，这将需要功率半导体。尽管在过去几年中，我们已经看到风能、太阳能和储能电站的大量扩展，但实际上我们才刚刚起步，清洁能源业务以及由此对功率半导体的需求将超出任何人的预期。
孙敦虎
南京银茂微电子制造有限公司副总经理
未来的电力电子技术会朝着高功率密度化、智能化、高度定制化方向去发展。
高功率密度化：第三代半导体技术的推广和普及，助力功率半导体实现了高压、高频、高效率方向的蜕变。高压器件简化了电力电子拓扑结构的复杂性，高频器件可以极大程度地降低电感电容等无源器件的尺寸，高效率的器件节约了散热器的体积。综上所述可以实现功率密度质的飞跃。
智能化：软件和硬件的深度结合以及各种传感器的赋能，可以实现更加智能的能量转换。根据不同的工况灵活匹配多种控制和调制模式，从而达到极致的用户体验。
高度定制化：随着同质化竞争的日益加剧，“一招鲜吃遍天”的时代已经过去。只有深度挖掘细分行业的需求才有可能有一席之地。需要深度研究细分应用的特点和需求，定制出高度匹配的产品，才不会陷入“内卷”的竞争局面。
Q2：电力电子器件是电力电子技术的基础和核心，没有领先的器件，就没有领先的设备，电力电子器件对电力电子技术领域的发展起着决定性的作用。反过来，越来越细分的传统行业和新兴产业对器件和材料又提出了新的需求，促进了材料及器件的快速发展。请您详细分析一下上游的材料和器件产业与下游的应用行业之间如何保持一种相互促进及和谐发展的关系？以及保持共赢的模式是怎样的？
Pramod Patil
安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师
在过去的两到三年里，安森美(onsemi)发现与主要客户签订长期供应协议有助于取得良好的平衡，以实现和保持一种非常好的相互促进及和谐发展的关系。
长期供应模式有助于上游和下游行业通过及时交流技术和供应要求的信息，实现合作共赢。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
供需规则适用于电力电子设备，就像适用于其他所有事物一样。功率半导体所需的材料在地球上很丰富（硅、碳、镓、氮），因此供应只是资本配置和交货时间的问题。半导体工业是现代人类创造力的奇迹，不会对清洁电能发电、输电和用电系统的推广构成制约。
具体从Power Integrations的角度来看，我们严密管理供应链，拥有关键的制造设备，并与我们的制造伙伴建立紧密的关系。因此，即使在市场出现短缺的情况下，我们也能为客户尽量缩短交货期。
Q3：工业级和车规级功率半导体产品的本质区别是什么，功率半导体有低、中、高压之分，请问哪些产品适合应用于新能源汽车，哪些更适合新能源发电领域？
赵利忠
三菱电机半导体大中国区项目经理
车规功率半导体相比消费和工业产品，从芯片定义、设计、原材料采购、供应商管理、生产制造过程、小批量和批量供货以及售后，都需要严格遵守车规芯片开发流程、质量管理体系(IATF16949)、验证要求(例如，AQG324，AEC Q-100)等,对可靠性、质量一致性、环境（耐久、高低温、振动、冲击等）、供货周期以及验证试验等要求更高，甚至要求按照ISO26262对系统和流程体系进行功能安全认证以确保车辆行驶安全。
功率半导体的高、中、低压，在不同的应用中分类也不尽相同。对于新能源汽车来说，低压MOSFET（小于100V）在车上用量大，应用场景多且复杂。中高压的功率器件（大于100V），主要应用于主驱逆变器、OBC、DC/DC、PTC和空调压缩机等产品。如100V~250V的MOSFET广泛用于A00级小型电动汽车的电驱系统；650V~900V的IGBT或MOSFET广泛用于搭载400V动力电池平台的汽车；800V动力电池高电压平台，目前1200V~1300V的碳化硅MOSFET是主流应用，1200V的IGBT模块在降本方案中也有应用。
而对于新能源发电领域，对应不同的电压等级和拓扑，150V单管到6500V功率模块都有其应用市场。例如，中大型发电站使用的组串式或者集中式逆变器，1200V和1700V的IGBT模块，由于具有更好的成本优势，已经成为主流选择，但从并联设计方面考虑，1200V和1700V的100*140新封装IGBT模块占比会逐渐提高，另外，3300V和6500V的高压IGBT模块也占据一部分市场份额。
水原德健
罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理
功率器件的功率容量和工作频段优势因材料和原件结构而异。目前，市场上基本按下图划分几种材料功率半导体器件的应用场景。当低频、高压的情况下适用硅基IGBT，既是高频又是高压的情况下，适用碳化硅MOSFET。而GaN则更多地适用于中功率、高频的应用场景。
Sravan Vanaparthy
安森美电源方案事业群工业方案部高级总监
从本质上说，用于汽车或工业的功率器件是相似的，但汽车应用中的电池电压等级决定了功率器件的电压等级。例如，电动汽车驱动中的400V电池电压需要750V的IGBT或750V的SiC，同样，800V的电动汽车电池市场需要1200V的SiC MOSFET或1200V的IGBT。而在工业领域，使用何种电压等级的器件取决于终端系统的额定功率或应用。对于住宅级太阳能逆变器、储能系统、电动车充电桩，650V的IGBT或SiC MOSFET更受欢迎。对于商业和大型太阳能逆变器、储能系统、电动车充电桩，需要更高电压的功率器件如950V、1200V IGBT，以及1200V、1700V的SiC MOSFET。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
实际上，就Power Integrations而言，工业级和车规级之间没有区别。我们所有产品的设计都符合汽车质量、长期可靠性和耐用性的规范。汽车认证需要完成一些额外的测试和一些文书工作，但从根本上来说，昂贵的工业资本设备只能接受最佳质量，因此我们不会在生产线或质量体系上进行差异化。
孙敦虎
南京银茂微电子制造有限公司副总经理
工业级和汽车级本质区别是质量管理体系和认证体系的不同。车规级器件对器件的失效率、可靠性和一致性有着更高的要求。新能源汽车比较常用的功率器件是750V~1200V的IGBT，现如今SiC MOSFET也日益成为主流的方案。新能源发电领域覆盖功率段比较广，小到几百瓦，大到几兆瓦,对低、中、高电压的功率半导体器件都有需求。300V以内的Si MOSFET主要用于储能和光伏微逆，600V的IGBT和超级结MOS主要用于户用和工商业储能，950V和1200V的IGBT主要用于光伏电站和储能电站。
Q4：在新能源发电领域，风电和光伏因为发电不稳定，对储能产生巨大需求，那么您认为储能的快速兴起将对功率半导体产生哪些需求？
赵天意
英飞凌科技零碳工业功率事业部、大中华区市场总监
储能始终与发电、输电、配电以及用电密不可分。再生能源是未来发展趋势，这也让随时随地按需提供电力这一需求更具挑战性。
同时，电网正在从生产端（发电厂）向消费端（工业部门和居民用户）的单向流动，转变为高度复杂的分布式网络。移动型和固定型储能系统因此成为整个电力产业链中至关重要的一部分。这就要求无论是电力供应链上各个环节的高效电力转换，还是使储能系统实现最高效率的电池管理，每个环节都需要先进的半导体技术。并且在这些应用场景中，能源转换效率是重要的目标，这对功率半导体的性能要求非常高。由于从电力生产到消费的每个环节都可能成为系统中一个活跃的智能节点，因此由英飞凌半导体所赋予的能源效率在所有环节都至关重要。
目前，储能市场对功率半导体的需求旺盛，主要技术领域是功率变换和电池管理，未来随着固态开关技术的成熟，将替代传统的低压电器，实现对电池的分断和保护以及智能管理。
胡博
三菱电机半导体大中国区项目经理
功率半导体（IGBT、MOSFET等）作为储能变流器的核心元器件，起着交直或者直交变换的作用。为了提高变换效率，常见的中大功率DC 1500V储能系统多采用1200V半桥IGBT模块搭建三电平拓扑，其需求也随着储能市场的快速发展而显著增长。
Sravan Vanaparthy
安森美电源方案事业群工业方案部高级总监
鉴于可再生能源发电的不稳定性和能源成本的巨大变化，我们看到对储能解决方案的需求显著增加。今天，与所有其他形式的能源生产相比，由光伏+储能产生的能源是最低的LCOE（平准化能源成本）成本。由于较低的LCOE和大大提升的投资回报率，我们看到更多的太阳能装置（包括住宅和公用事业）开始融合储能系统。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
储能是可再生能源三足鼎立中的第三支柱，与风能和太阳能并列。为了使我们的社会摆脱化石燃料的束缚，并作为多云无风时期的备用能源，我们需要存储丰沛时期产生的多余能源，否则就需要在陆地上远距离传输转移这些能源。功率半导体用于充电系统和逆变器系统，以实现太阳能和风能的存储和释放，因此电网规模储能是一个主要的增长机会。
孙敦虎
南京银茂微电子制造有限公司副总经理
储能应用需要功率半导体有着更低的损耗，更高的可靠性，更强的抗冲击能力。
（1）储能应用需要频繁的充放电，器件具备更好的性能意味着更低的电能转化的折损。
（2）电池属于易燃易爆品，并且价格昂贵。发生故障后的损失也比较大，因此需要功率半导体更加安全可靠。
（3）储能应用需要在短时间内充电和放电，功率半导体的负载波动很大。需要功率器件有足够的温度冲击能力。
Q5：目前储能领域越来越受到世界各国的重视，请问贵公司在产品和战略方面有什么样的新布局，如何看待未来储能市场的发展？在储能领域，贵公司有哪些解决方案？
赵天意
英飞凌科技零碳工业功率事业部、大中华区市场总监
高效的电力储能系统是能源转型的支柱。为了实现气候目标，全球正加速发展绿色可再生能源，推动经济社会的低碳化转型。但可再生能源具有产生的电力随天气和季节的变化而变化，并且太阳能和风力发电需要电网日益去中心化等特点，这使得能够适应太阳能和风力发电特殊性的高性能、数字化能源基础设施成为可再生能源转型成功的先决条件。新能源大规模装机，电力体制改革，都给储能带来更多的市场价值以及更优越的市场化环境。国家对于智能电网的规划和建造，也大大提升储能在电力发展系统里的地位和发展机会。先进且高效的储能系统能够帮助补偿电压波动，保持电网平衡，避免不必要的能源浪费。据市场专家预计，2030年全球储能装置的年储能容量将达到30GW以上。
储能系统由电池系统和PCS两部分组成，而电能通过PCS在电池和电网进行能量的转换。英飞凌科技具有完整的产品线，可以提供电池管理系统和PCS系统中需要的功率器件、驱动芯片、MCU控制芯片、传感器、WIFI和蓝牙芯片以及安全认证芯片等完整的解决方案。
面对电网侧的PCS系统，英飞凌为客户和伙伴提供了更多样化的产品解决方案：从分立器件到模块方案，完整覆盖了从小于10kW到大于1MW的各功率段的市场需求。作为在功率半导体器件市场连续近20年市场份额第一的市场领跑者，英飞凌凭借在IGBT功率模块技术和生产上的传统优势，为储能应用，尤其是超大功率段的应用可靠性和安全性保驾护航。同时，英飞凌也一直在积极推进技术创新，最新的IGBT7技术和碳化硅技术，为实现更高的系统效率，为客户和伙伴带来更高的附加值提供了更多的可能性。
其中，应用于储能系统中的英飞凌650V与1200V CoolSiC? MOSFET产品能够降低功率半导体损耗50%，从而提供更多能量，因此将超结MOSFET变更为CoolSiC? MOSFET，可在不增加电池尺寸的情况下，额外提供2%左右能量。同时，英飞凌CoolSiC? MOSFET与英飞凌的EiceDRIVER?栅极驱动器IC能够形成互补，以充分利用SiC技术的优势，在效率、尺寸、重量、可靠性等方面带来积极影响，实现最大系统优势。
胡博
三菱电机半导体大中国区项目经理
三菱电机针对储能领域主推的是第7代IGBT模块。储能系统具有双向变换功能，特别是储能状态时，主要是二极管导通，可靠的、坚固的二极管设计至关重要。三菱电机第7代IGBT模块内采用RFC（Relaxed Field of Cathode）二极管，提高了抗浪涌电流冲击能力及I2t，即使在窄脉冲、小电流及低温等恶劣工况下，依然能平稳开关，从而有助于提高储能系统的可靠性。
对于中小功率储能变流器，我司主推额定电压1200V、1700V，额定电流300A、450A、600A等平板型NX封装以及62mm型标准封装半桥IGBT模块，与现有的市场主流产品封装兼容，同时我们也提供预涂硅脂型、压接端子型及并联配组型等附加选项供客户选择。
针对更大功率的储能变流器，为了减小IGBT并联个数并提高功率密度，三菱电机主推LV100封装半桥IGBT模块，额定电压包含1200V和1700V，额定电流涵盖800A和1200A。2个1200V/1200A IGBT模块并联可实现DC 1500V三电平1.5MVA储能变流器，相对传统1200V/600A IGBT 4并联解决方案，变流器体积更小、可靠性更高。
水原德健
罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理
IGBT作为储能逆变器、光伏逆变器的核心器件之一，发挥着重要作用。随着全球电动化技术的快速发展，对功率模块的需求已经达到了前所未有的程度，相关产品的市场规模急剧扩大，几乎超出了芯片制造商的产能提升速度。在这样的背景下，罗姆开发出适用于工业设备的1200V IGBT “RGA系列”产品，成为业内先进的IGBT解决方案。
并且，罗姆与赛米控丹佛斯在IGBT多源供应方面进一步加强了合作。今年4月份，赛米控丹佛斯推出配备罗姆1200V IGBT的功率模块，计划推出额定电流等级10A～150A的功率模块“MiniSKiiP?”，这款功率模块中配备了罗姆的1200V IGBT “RGA系列”芯片。MiniSKiiP?功率模块采用无铜底板和弹簧连接这两大特色技术，并融合了非常适用于电机驱动市场的RGA系列的优势，从而成为低功率领域的理想解决方案。
Sravan Vanaparthy
安森美电源方案事业群工业方案部高级总监
安森美在为直流耦合储能系统和交流耦合储能系统提供高能效的、具有成本竞争力的解决方案方面具有独特的优势。安森美具备宽广的功率器件组合，包括各种分立的和模块封装的IGBT和SiC，用于从住宅系统(6KW-20KW)到公用事业级(100kW-220kW)储能系统。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
Power Integrations基于我们高度集成的SCALE?和SCALE-2?技术开发了一系列专门针对太阳能和风能应用的门极驱动器，与基于分立驱动器级的典型解决方案相比，我们的产品可显著减少元件数量和PCB尺寸。高集成度还可以提高可靠性，因为更少的元件意味着更少的潜在故障原因。因此，使用SCALE和SCALE-2门极驱动器可以改善整个系统的MTBF（平均无故障时间）。
与太阳能应用相关的技术挑战之一涉及过电压保护。在正常工作期间（当负载在标准温度下连接时），与功率开关的最大耐压相比，太阳能逆变器的直流母线电压相对较低。因此，有足够的电压“裕量”来处理功率开关关断时可能发生的任何过电压。因此，使用有源钳位方法可以轻松实现对这些开关的可靠保护。然而，太阳能逆变器（更准确地说是太阳能电池板）的开路电压，特别是在低温下，可能会导致直流母线电压增加到接近功率开关的最大耐压。在此期间，任何标准有源钳位电路都可能导致功率开关意外开通。在最好的情况下，这会导致额外的损耗并增加EMI，但在最坏的情况下，结果可能是太阳能变换器完全损坏。为了解决这一问题，Power Integrations开发了一种先进的有源钳位技术，名为“动态高级有源钳位(DA2C)”，该技术可自动激活和停用钳位功能，从而使太阳能逆变器能够在所有应用条件下安全工作。
Power Integrations还设计了高度可靠的即插即用型驱动器，这些驱动器（例如2SP0320和2SP0325）已成为风电系统的行业标准。通常，在变速风电系统中，需要采用变桨控制来调整转子叶片，以适应实际的系统和风力条件。这些变桨控制变换器还使用由Power Integrations的2SC0108T IGBT驱动核等产品驱动的IGBT。
孙敦虎
南京银茂微电子制造有限公司副总经理
储能市场在未来几年内还将持续成为热门的赛道，对功率半导体的需求也会持续强劲。同时作为新兴发展的行业，新项目的机会比较多。储能也是银茂微近年来重点发力的方向。银茂微今年推出的新产品主要是针对于储能应用的，比如适用于1500V电池系统的GT225TL120P4H模块，可以实现220kW的功率；再比如适用于1000V电池系统的GT400TL65P4H模块，可以实现120kW的输出功率。
Q6:IGBT和SiC分别为第二代、第三代功率器件的代表，那么在新能源汽车领域中，谁的应用会更多一些，SiC在新能源汽车中的优势有哪些？贵公司在新能源汽车领域有怎样的技术优势或者市场优势？
赵利忠
三菱电机半导体大中国区项目经理
车规级功率半导体在电动车中的主要增量来源为电驱动以及充电桩模块，更高的电压、功率需求带动整车主流器件从低压MOSFET转向IGBT、SiC-MOSFET模块等。从发展路径来看，更高功率密度、更小的体积、更低的损耗是功率半导体技术演进的重点方向，其中材料体系将从Si往SiC方向演变。作为第三代半导体的代表，SiC-MOSFET是新能源汽车用功率模块的趋势。但是，从目前来看，IGBT模块占比更高，其主要集中在中端车应用，例如A级车，数量最大。SiC-MOSFET由于成本问题，还主要应用在高端豪华车型，随着成本的优化以及高压直流快充的普及，SiC-MOSFET的占比会逐渐提高。
碳化硅在新能源汽车中的优势主要有三个方面：（1）碳化硅模块耐高压特性，使其更适合高压场合，更高的电池电压便于实现高压直流快充，提升用户的充电体验。（2）碳化硅模块的高频和耐高温特性，碳化硅MOSFET属于多子器件，相对少子器件（IGBT模块），开关速度更快，易于实现高频化，能减小被动器件，如电容、电感的体积，而耐高温特性可以降低散热器的体积，因此更易实现整机的轻量化，节约更多的安装空间，提高了汽车的碰撞安全性。（3）碳化硅模块的高效率特性，在开关损耗方面相对于Si-IGBT更加优秀，碳化硅(SiC)可使电动汽车的整体效率提高约5%至8%，能实现更好的续航里程，减少用户的里程焦虑。
三菱电机从1997年开始一直是混合动力和纯电动汽车功率模块行业的先驱。截止到2022年，已经有超过2600万台新能源汽车采用了三菱的车载功率模块或芯片，在汽车应用领域，积累了丰富的经验。三菱电机车载功率模块的优势主要包括小型化、低损耗以及高可靠性，三菱电机的J1A模块在轻量化和小型化方面均优于竞争对手，三菱电机的产品还用了很多新封装技术，如一体化针翅、直接端子绑定技术（DLB）、树脂密封技术，这些技术使得功率模块的功率循坏和热循环寿命更长，且可以实现垂直、倒立安装，有更高的安装灵活性，另外，三菱还提供车载IGBT的专用驱动芯片，集成了完善的保护功能，能更好的保护IGBT模块。2015年量产的J1A模块，至今装车数量已经超过280万颗，市场反馈为零失效，由此可见三菱电机车载模块的高可靠性。2020年，三菱电机的车规碳化硅芯片已经实现量产，新一代采用压注模技术的车规碳化硅模块即将推出。
水原德健
罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理
与传统的硅器件相比，碳化硅（SiC）器件由于拥有低导通电阻特性以及出色的高温、高频和高压性能，已经成为下一代低损耗半导体可行的候选器件。此外，SiC让设计人员能够减少元件的使用，从而进一步降低了设计的复杂程度。SiC元器件的低导通电阻特性有助于显著降低设备的能耗，从而有助于设计出能够减少CO2排放量的环保型产品和系统。
其中，为应对全球变暖，汽车的电气化(xEV)正在发展。利用电池的直流电压生成AC电压用以驱动电机的逆变器单元需要通过高效化、高频驱动化、高电压化，实现逆变器单元的小型化，延长车辆行驶距离。罗姆将依靠SiC解决方案，跨越传统元器件难以克服的困难。2020年推出的第4代SiC MOSFET，在改善短路耐受时间的前提下实现了业内超低导通电阻。另外，还具有低开关损耗和支持15V栅-源电压等特点，将其安装在车载主机逆变器中，将非常有助于电动汽车延长续航里程和减小电池的尺寸。
作为全球第一家开始量产SiC MOSFET的企业，罗姆在碳化硅产品技术开发方面一直是行业佼佼者，拥有从裸芯片到封装产品的丰富碳化硅产品阵容。通过开发可以减轻环境负荷的先进碳化硅产品的同时，利用垂直统合型生产体系，为客户稳定供应高品质的节能产品。
夏超
安森美中国区汽车现场应用工程师
目前从市场表现来看，在新能源领域中，Si IGBT在中低端车型当中的比例大一些，SiC MOSFET在中高端及高性能车型中的应用占比要高一些；相较于传统的Si IGBT器件，SiC MOSFET具有更低的能量损耗、更小的封装尺寸、更高的开关频率、更优秀的耐高温及散热能力，逐步成为新能源汽车主机厂的上车首选。
安森美的技术优势在于，作为一家全球性的企业，很早就在SiC领域进行了技术布局与产业整合，对Fairchild半导体、GT Advanced Technologies (GTAT)等企业的收购极大地增强了安森美在SiC领域的设计与生产的能力，近期我们正在考虑投资，对在美国、捷克及韩国等地的SiC工厂进行升级，以实现SiC芯片产量的进一步提升，并提升车规级SiC市场的份额。与此同时，安森美也在不断优化升级SiC芯片的结构与性能，向客户提供更为高效的应用体验，为实现“碳达峰、碳中和”的目标而不懈努力。
市场优势方面，随着目前SiC功率器件在新能源汽车上的逐步普及，越来越多的车企更倾向于选择SiC功率器件作为其电驱平台的标准配置。近期，如蔚来、宝马、极氪以及纬湃科技等厂商积极选择与安森美合作，作为其高性能电驱平台SiC器件的长期供应伙伴。
陆涛
安森美汽车主驱功率模块产品线经理
安森美针对新能源汽车推出了一系列的产品，对于IGBT我们有VE-Tract系列的功率模块，对于SiC，我们有EliteSiC。其中我们用在电驱里的900V的EliteSiC市场反馈非常不错。我们在设计的时候充分考虑了已获得市场广泛应用的单面直接散热(SSDC)封装的特点，也就是它的杂散电感相对比较大，然后SiC的开关速度比较快，这样会容易形成比较高的关断尖峰电压，如果为了避免这个比较高的尖峰电压而采取限制SiC的开关速度，会使得SiC快速开关的特点得不到发挥，我们针对这个应用把击穿电压BV设计到了900V，这样可以使得SiC可以工作在高速下，同时也无惧比较高的尖峰电压，这样也不需要客户在使用上需要妥协效率和速度。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
SiC晶体管是“可控电阻”，而IGBT基本上是具有压降的PN结。这意味着IGBT可以低本高效的方式换向大量电流，但在轻载时，固定压降会导致效率低下，这是一项缺点。在这种情况下，SiC具有切实价值，因为可以并联放置所需数量的晶体管，从而大大降低损耗。大多数乘用车大部分时间都在相对较轻的负载下巡航（非常适合SiC），但有时需要完全加速（非常适合IGBT）。混合模式逆变器或双电机系统可两者兼顾：一个用于加速，一个用于巡航。
Q7:功率半导体朝着高压、高频、大功率方向发展，散热性和可靠性至关重要，请问大功率IGBT有哪些主流封装方式，如何才能更好地保证产品的可靠性？
赵天意
英飞凌科技零碳工业功率事业部、大中华区市场总监
英飞凌一直是IGBT封装标准开发践行者，产品组合包括不同的先进IGBT功率模块产品系列，它们拥有不同的电路结构、芯片配置和电流电压等级，适用于几乎所有应用。
适用于大功率，高要求的牵引和工业应用的IHM/IHV B系列，PrimePACK?和XHP?系列功率模块，经过数十年现场应用证明，具有高可靠性、出色性能、高效率和使用寿命长的优势。
市场知名的62mm、Easy和Econo系列，适用于中功率以及低功率紧凑型逆变器的应用需求，具备灵活性和优化的电气性能，并具有高可靠性。其中，由英飞凌引领封装工业标准的Easy系列，其机械特性，物理特性非常适合当今的IGBT技术和系统应用技术，可以实现更高功率密度和更低系统成本。随着半导体技术和封装技术的不断进步，中低功率模块开始慢慢渗透进入大功率的应用市场，为寻求灵活以及可扩展的功率模块解决方案的客户提供了更广泛的产品选择。
此外，凭借对系统和应用的深入理解，通过与客户的紧密沟通合作，英飞凌不断推陈出新，为客户及伙伴提供产品定制化的服务，带来差异化的创新方案，丰富的拓扑和灵活的芯片配置，助力客户及伙伴在蓬勃发展的行业里始终占有先机。
胡博
三菱电机半导体大中国区项目经理
通常的IGBT功率模块内部结构是在DBC（Direct Bond Copper,直接覆铜）陶瓷基板上装配IGBT和二极管硅片，并在下面焊接底板。DBC陶瓷基板多采用Al2O3、AlN或Si3N4等绝缘材料，并在其两侧覆铜，以便进行焊接。三菱电机第7代IGBT模块采用新的IMB（Insulated Metal Baseplate）结构，将绝缘层与底板通过热压的方式连接在一起，也即所谓一体化基板技术，消除了绝缘层与底板之间的焊接层，从而避免了IGBT壳温变化引起的焊接层开裂问题，大大提供了IGBT可靠性—温度循环寿命。
对于IGBT内部灌封材料，目前绝大多数IGBT功率模块厂商采用硅胶灌封方式，我司第7代NX封装和LV100封装IGBT模块采用高温DP（Direct Potting）树脂来进行灌封，DP树脂可以更加牢固地固定住连接至IGBT硅片表面的绑定线，有效缓解绑定线与硅片的应力变化，从而提高了IGBT可靠性—功率循环寿命。同时DP树脂能实现高气密性。
Pramod Patil
安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师
安森美为新能源汽车领域提供大量的解决方案，包括基于模块的封装、直接键合铜技术、压合封装和半桥/全桥模块，以改善散热和提高可靠性，其中，大功率IGBT对应用至关重要，我们的方案供客户根据其特定应用灵活选择，以开发稳定可靠而简化的系统设计。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
顶级制造商生产的IGBT和SiC模块具有出色的内在可靠性。如果它们出现故障，通常不是制造问题或磨损所致，而由于环境应力过大，例如过热、过压或驱动器不良。Power Integrations的所有产品都集成了完善的安全和保护特性，我们的门极驱动器也不例外，最近发布的两款产品就体现了这一点。
SCALE-iFlex? LT NTC系列IGBT/SiC模块门极驱动器基于前面谈到的成熟可靠的SCALE?-2技术设计而成，适配流行的100mm×140mm新型双通道IGBT模块，例如三菱的LV100和英飞凌的XHP 2以及耐压在2300V以内的其碳化硅(SiC)衍生品。SCALE-iFlex产品系列能够非常专业地处理并联，可以消除五分之一的模块，而不会损失性能或电流降额。SCALE-iFlex LT NTC驱动器增加了一个隔离式NTC输出，可实现变换器系统的精确温升管理，有助于实现精确的均流控制并降低硬件复杂性，尤其是可简化用于增强系统可观测性和整体性能的电缆和连接器。
新款单通道即插即用型1SP0635V2A0D门极驱动器适用于耐压在3300V以内的190mmx140mm IHM和IHV IGBT模块。该门极驱动器将Power Integrations成熟可靠的SCALE-2?开关性能和保护特性与可配置的隔离串行输出接口相结合，增强了驱动器的设定灵活性，且能提供全面的遥测报告，以实现准确的寿命估算。其内部集成了包括温度、器件和母线状态信息在内的多个检测电路，可简化系统设计并增强可观测性、控制性和可靠性。应用领域包括轨道牵引逆变器、电网和中压变频器。
Q8:随着新能源市场的迅速发展，越来越多的功率半导体争相入局，贵公司在新能源市场有着怎样的布局？可从技术、产品和市场定位方面具体谈一下。可否分享下贵公司在新能源行业的未来展望以及预计实现的目标？
赵天意
英飞凌科技零碳工业功率事业部、大中华区市场总监
作为全球功率半导体领军企业，英飞凌非常看好新能源行业未来的发展前景，积极赋能新能源生产与应用，致力于在电能链条的每个环节提升能效, 降低损耗, 助力社会实现低碳化，为世界注入无限绿色能源。为了强化低碳化形象，2023年4月，英飞凌工业功率控制事业部正式更名为零碳工业功率事业部，也正说明了绿色能源是英飞凌业务增长的关键驱动力。
英飞凌功率半导体产品在提升整条能源全价值链效率，包括可再生能源发电、能源传输与配送、能源储存与能源使用三个环节中扮演重要角色——发电端，促成可再生能源到电能的转换，并不断提高能源转化的效率，减少损耗；输配电网络中，处于换流阀中的功率半导体是实现交直流转变的关键单元，同时也大量优化电能质量设备(无功补偿，有源滤波等)的核心组成部分；用电端则覆盖更广泛的应用。
目前，英飞凌的相关产品和解决方案已经广泛应用于以光伏、风电为代表的可再生能源发电，以充电桩、储能为代表的电力基础设施，以及以高铁、新能源汽车、电动卡车为代表的交通等领域。
据估算，在风电领域，英飞凌的产品在国内超过87,000台风力发电机上都有应用，这些风力发电机的年发电量可满足4.7亿人的需求，大概是占1/3的总人口；在太阳能发电领域，英飞凌的产品运用于总计超过160GW的光伏发电机组中，装机容量约等于7座三峡水电站；在交通领域，英飞凌的相关解决方案应用于超过2,400多列高铁上，能够满足超过10亿人次的出行需求。同时，英飞凌的产品驱动着超过30,000辆电动大巴，为绿色低碳出行贡献力量。
水原德健
罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理
在产品方面，罗姆通过融合功率器件、模拟IC（电源IC、驱动IC）等技术，能够从系统层面上优化其性能。例如，碳化硅器件具有更高性能潜力，但是如果简单地在现有电路中替换硅器件，并不能充分地发挥其本身的性能。罗姆开发了绝缘栅极驱动器等模拟IC，能够充分发挥碳化硅以及硅器件（IGBT）性能，同时结合检测电流的分流电阻等周边元器件，可以在系统层面上提供更好的性能和方案。
在产业合作方面，2018年，罗姆在德国杜塞尔夫开设了“Power Lab”，能够迅速在系统层面上帮助客户评估功率器件以及进行设计，帮助众多汽车和工业设备领域厂商提高其设计效率。
2020年，罗姆与北汽新能源、联合汽车电子以及臻驱科技分别建立了碳化硅联合实验室，利用罗姆的碳化硅器件，共同开发用于电动汽车驱动逆变器以及高性能模块等。并且，罗姆还被大陆集团旗下纬湃科技选为碳化硅技术的首选供应商，并就电动汽车电力电子技术签署了开发合作协议。
2021年，罗姆与吉利汽车集团缔结了以碳化硅为核心的战略合作伙伴关系，吉利将利用罗姆以碳化硅为核心的先进功率解决方案，开发高效电控系统和车载充电系统，以延长电动汽车的续航里程，降低电池成本并缩短充电时间。
2022年11月，深圳基本半导体有限公司与罗姆签订车载碳化硅功率器件战略合作伙伴协议。此次签约，双方将充分发挥各自的产业优势，就碳化硅功率器件的创新升级、性能提升等方面展开深度合作，开发出更先进、更高效、更可靠的新能源汽车碳化硅解决方案。此外，作为第一批合作成果，融合了双方技术的车载功率模块将提供给多家大型汽车企业，用于电动汽车的动力总成系统。
2022年11月，罗姆与马自达汽车株式会社和今仙电机制作所就包括e-Axle在内的电动汽车电驱动单元中所搭载的逆变器和碳化硅功率模块签署了联合开发协议。同年，罗姆的第4代SiC MOSFET和栅极驱动器IC被汽车零部件制造商日立安斯泰莫株式会社用于其纯电动汽车的逆变器，从2025年起将向全球电动汽车供货，助力延长续航里程和系统的小型化。
2022年12月，罗姆的第4代SiC MOSFET和栅极驱动器IC被日本先进的汽车零部件制造商日立安斯泰莫株式会社用于其纯电动汽车（以下简称“EV”）的逆变器。这是日立安斯泰莫首次在其主驱逆变器的电路中采用了SiC功率器件，并计划从2025年起依次向包括日本汽车制造商在内的全球汽车制造商供应相应的逆变器产品。
2023年6月，与全球先进驱动技术和电动化解决方案大型制造商纬湃科技签署了SiC功率元器件的长期供货合作协议。根据该合作协议，双方在2024年至2030年间的交易额将超过1300亿日元。
在制造方面，罗姆自2009年收购了德国碳化硅晶圆厂商SiCrystal公司以来，构筑了从碳化硅v底外延晶圆到封装的“一条龙”生产体制，不仅是元器件开发，还致力于晶圆的大口径化以及先进设备带来的生产效率提升，在性能、品质和稳定供货上，实现与同行业其他公司的差别化。
Pramod Patil
安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师
安森美拥有广泛的IGBT和SiC产品组合，是为新能源市场提供先进的功率半导体电源解决方案的首要供应商。安森美高性能的最新一代场截止IGBT、M3S 1200V SiC MOSFET和针对应用而优化的功率集成模块，为太阳能、储能系统、不间断电源(UPS)、电动车充电和其他新能源应用提供全面的电源产品组合，系统功率从3kW到300kW。安森美致力于在IGBT、SiC技术以及硅和SiC混合技术方面不断创新，提供各种分立和模块式封装的功率半导体解决方案，供客户根据其性能、系统尺寸和成本要求灵活选用。我们与领先的能源基础设施解决方案供应商密切合作，签订长期供应协议，确保客户及时满足市场需求。安森美的使命是提供高能效的解决方案，让世界更环保。
Doug Bailey
Power Integrations市场营销副总裁
我们认为，由于氮化镓(GaN)更接近理想开关（比硅损耗更小，因此效率更高），因此如果可以使用GaN，它就是最佳选择。尽管碳化硅(SiC)也具有较高的效率，但其制造成本昂贵。相比之下，GaN的加工成本更低。因此我们看到GaN的发展势头强于其他技术。GaN基本上将接管较低的电压-从市电到1200V；从本质上讲，GaN将取代整个市场，直到一定的功率水平，特别是可变功率应用。GaN技术的发展趋势为：随着GaN电压的提高，它将取代碳化硅，随着载流能力的提高，GaN将取代IGBT。
孙敦虎
南京银茂微电子制造有限公司副总经理
随着银茂微电子被无锡锡产微芯全资收购之后，银茂微在稳步的从专注做封装的企业向IDM企业转型。银茂微有十余种封装可以用于新能源发电和新能源车行业，产品全、产品覆盖度广。值得期待的是，银茂微的一条新的大功率模块封装线即将投入运营，自产自研的大电流晶圆也即将量产。
银茂微的策略是采用大电流模块重拳出击集中式储能、光伏市场。对于储能细分行业，利用银茂微封装种类齐全的优势定制一些细分行业的产品。银茂微也在大力拓展单管产品线，未来会有更多的单管推入光伏储能市场。此外，银茂微也在与新能源车客户保持密切沟通和接触，有条不紊的推进产品在新能源车市场的应用。相信不久的将来，新能源市场将会是银茂微最重要的市场。
编者结语
在新能源体系的变革下，功率半导体市场规模将显著受惠于新能源产业光伏、储能、风电、工业自动化、汽车电动化/智能化等应用蓬勃发展。
作为新能源技术的核心驱动力量，功率半导体成为了新能源产业链中的重要一环。随着IGBT、SiC和GaN等新型电力电子器件及关键技术的发展，也势必会改变新能源行业的发展格局。
当下，新能源产业高速发展，正在推动一系列行业变革，功率半导体正是其中之一。
风正劲，且看国内外功率半导体厂商如何披荆斩棘、乘风破浪！
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