华南展专访陈伟：意法半导体宽禁带半导体产品及应用

随着摩尔定律推进并达到物理极限，以第三代半导体材料为基础的新兴技术正迅速崛起。以碳化硅、氮化镓宽禁带化合物为代表的第三代半导体材料凭借其高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，展现巨大的市场前景。

11月15日，在2022慕尼黑华南电子展上，意法半导体功率、分立及模拟器件部门应用开发经理陈伟接受了我爱方案网采访，就意法半导体宽禁带半导体产品及应用做了详细介绍。

陈伟表示“我们意法半导体工业电源及能源技术创新中心主要专注于做电源方案的设计和研究，比如说我们会利用最新的第三代半导体材料，给客户设计一些氮化镓、碳化硅这方面的方案，让客户更好地能够应用ST的碳化硅和氮化镓的产品”。在此次慕尼黑华南电子展上，ST带来的就是这几大领域产品及应用，包括：智能出行，电源和能源，物联网与互联。

与传统硅基MOSFET和IGBT相比，宽禁带为功率晶体管市场带来了诸多优势。意法半导体应用碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体技术，不断进行设计研究，将这一领域的全新产品推向市场.

三大领域的特点、优势及竞争力：智能出行、电源与能源、物联网与互联

据介绍，智能出行领域的主要特点是基于数字化的控制平台STM32，为客户打造更安全、更环保、更智联的产品和出行体验。在电源和能源领域，意法半导体有很多基于STM32 数字化的电源解决方案，很多方案就是应用了ST第三代半导体材料碳化硅和氮化镓，这样的方案具有的特点：一是高效率；二是高功率密度。可以帮助客户全方位地提高电源的转换效率。在物联网&互联领域，提供了基于ST丰富的产品，比如：传感器产品、嵌入式处理方案，连接技术，无线应用、智能家居，双无刷电机等等解决方案，产品种类很丰富。

ST的宽禁带半导体布局主要围绕碳化硅和氮化镓两类主流产品进行。就电源和能源方案，陈伟做了具体介绍，在本次展会中，意法半导体带来的方案都是基于第三代半导体材料碳化硅和氮化镓。重点展出的是30kW三相VIENNA PFC；基于ST的碳化硅MOSFET和STM32的3kW的5G通信电源；基于STM32的2KW三相交错并联的ZVS TTP PFC；还有基于氮化镓SGT120R65AL和MasterGaN1的19V-200W的AC-DC适配器，以及基于数字控制器ST-ONE和氮化镓芯片MasterGaN 的65W USP PD适配器方案。还有像100W无线充电方案，给电动工具充电的无线充电方案。这些方案都是通过使用ST的碳化硅和氮化镓产品，来提高电源的效能和它的转换效率。这些方案的优势在于：效率更高，功率密度更大，体积更小。

基于ST的碳化硅MOSFET和STM32的3kW的5G通信电源

ST的氮化镓适配器相较于传统适配器，在成本上有什么优势？

传统普通充电器的基础材料是硅，但随着硅的极限逐步逼近，用户对充电器通用性、便携性的需求提高，传统材料被取代，氮化镓快充市场规模越来越广阔。

据陈伟介绍，如果是单颗功率管去比较，比如一颗氮化镓的功率管，同样的耐压和导通电阻，就目前的市场体量来说，它会比一颗硅基的MOSFET要贵。从整个方案来说，提高开关频率，提高效率，使得它的热管理更好，体积更小，可以省下其他一部分像机械方面的成本。所以如果看一个整体方案，不会比传统比较大的充电器（成本）高，如果是单颗功率管，它成本更高，因为氮化镓的价格一定会比现在的硅基的MOSFET要贵，但是通过优化整体方案，可以从整体方案控制成本，所以氮化镓适配器不会比传统适配器更贵。

也就是说，优化整体方案，氮化镓适配器相对来说体积更小，价格就会更便宜。但是单个管的话，会贵一些。陈伟认为，不仅是碳化硅，氮化镓功率管的技术，更要针对性的发挥他们的优势，减少整个系统的成本或者减少整个方案的成本，性价比就会更高。要相信随着氮化镓和碳化硅技术的发展，市场规模会越来越大，应用会越来越广泛，所以成本也会逐步降下来，这样就会更具有竞争力。

ST AC-DC 适配器方案

市场需求的集中领域以及主要的客户群体

陈伟表示，从半导体研究机构做的市场分析来看，碳化硅的MOSFET或者碳化硅的模块主要应用的最大行业就是在电动汽车上，包括纯电动汽车、混合动力汽车。2021年的数据显示这部分的应用超过了60%，2022年发布的报告，电动汽车市场占了62.8%。另外在能源行业，比如说新能源、逆变、光伏、储能，占到了14%。第三个主要在工业应用方面，如：服务器电源、通信电源、数据中心电源、大概占到12%。

随着碳化硅技术已经深入到汽车制造行业。意法半导体持续不断地在新兴科技领域进行投入，如今能全然应对不断增长的市场需求。

在客户群体方面，他介绍说“电动汽车是我们最主要或者说是我们最专注的客户群体。另外是工业应用的客户，像那些比较著名的服务器的提供供应商，服务器电源的系统供应商，都是我们专注的客户群体。因为碳化硅已经在这个领域，比如像3kW、5kW、6kW的工业电源领域，它的应用也越来越广泛。还有跟电动汽车配套的充电桩，因为除了电动汽车要充电，每台电动汽车外部的充电桩也是碳化硅应用非常大的领域”。

意法半导体一直在积极布局宽禁带半导体产业，据方案网了解，作为世界半导体产品重量级供应商，意法半导体长期以来跟踪宽禁带半导体技术进展，不断通过技术创新和储备资源建立宽禁带半导体电子元器件的研发、生产和销售完整体系，如今已经成为以SiC和GaN材料的半导体元器件领先供应商。