晶能發(fā)布太乙混合功率器件，采用SiC&IGBT并聯(lián)設計

11月12日，據(jù)晶能微電子官微消息，由吉利汽車集團中央研究院新能源開發(fā)中心、技術規(guī)劃中心、電子電器中心和零部件產(chǎn)業(yè)中心攜手行業(yè)內(nèi)零部件、半導體企業(yè)及高校、科研院所共同舉辦的“吉利汽車功率半導體技術創(chuàng)新平臺”揭牌儀式于11月4日舉行。

source：晶能

揭牌儀式上，平臺發(fā)布了首期成果——太乙混合功率器件。太乙混合功率器件為平臺首期合作伙伴晶能、意法半導體等聯(lián)合開發(fā)的平臺化方案，采用SiC&IGBT 并聯(lián)設計，峰值功率可拓展150-260kw，系統(tǒng)尺寸僅為A4紙大小，出流能力超過430A。

三菱電機提供用于xEV的SiC-MOSFET裸片樣品

11月12日，據(jù)三菱電機官微消息，三菱電機將于11月14日開始提供用于電動汽車（EV）、插電式混合動力汽車（PHEV）和其他電動汽車（xEV）電驅逆變器的碳化硅（SiC）金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）裸片樣品，這是三菱電機首款標準規(guī)格的SiC-MOSFET功率半導體芯片。這款用于xEV的新型SiC-MOSFET裸片結合了特有的芯片結構和制造技術，有助于提升逆變器性能、延長續(xù)航里程和提高xEV的能源效率。

source：三菱電機

據(jù)介紹，三菱電機于1997年開始量產(chǎn)用于xEV的功率半導體模塊，并已應用于各種電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）。2024年3月，其開始供應J3系列xEV功率半導體樣品，該系列產(chǎn)品采用最新壓注模（T-PM）技術實現(xiàn)小型化設計，在汽車市場得到廣泛應用。

三菱電機的新型功率半導體芯片是一種特有的溝槽柵SiC-MOSFET，與傳統(tǒng)的平面柵SiC-MOSFET相比，其功率損耗降低了約50%。特有的制造技術，如抑制功率損耗和導通電阻波動的柵極氧化膜工藝，讓新款芯片更加耐久穩(wěn)定，有助于提高逆變器的耐用性和xEV性能。

悉智科技推出車載OCDC混合功率模塊

11月13日，據(jù)悉智科技官微消息，悉智科技近日推出自主創(chuàng)新的下一代車載OCDC混合功率模塊，實現(xiàn)全國產(chǎn)化Si/SiC器件導入。

source：悉智科技

據(jù)介紹，國內(nèi)車企關注OCDC體積，國內(nèi)OCDC目前量產(chǎn)方案中絕大部分采用立體水道器件底部散熱，包括傳統(tǒng)單管方案和鋁基板方案兩種，悉智科技推出的下一代OCDC功率模塊適用于立體水道。（集邦化合物半導體Zac整理）

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據(jù)悉，本輪融資主要用于功率半導體模塊的研發(fā)投入、產(chǎn)線建設以及技術團隊搭建等方面。

晶能CEO潘運濱表示，明年將有多款產(chǎn)品開始裝車。

晶能成立于2022年，法定代表人為潘運濱，注冊資本1000萬元，由吉利邁捷投資有限公司、杭州粒辰企業(yè)管理合伙企業(yè)共同持股。經(jīng)營范圍包括電子元器件制造；電子元器件與機電組件設備銷售；半導體分立器件制造；半導體分立器件銷售；集成電路芯片設計及服務等。

圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

公司以逆變器功率模塊為切入點，通過“芯片設計+模塊制造+車規(guī)認證”的組合能力，開發(fā)車規(guī)級IGBT芯片及模塊、SiC器件、中低壓MOSFET等產(chǎn)品，服務于新能源汽車、電動摩托車、光伏、儲能等“雙碳”產(chǎn)業(yè)場景。

當下，汽車功率半導體材料正在由硅轉向碳化硅，碳化硅逐漸成為功率半導體行業(yè)的重要發(fā)展方向。碳化硅應用在新能源汽車上，可以大大提高電能利用率，讓汽車的系統(tǒng)效率更高，減少能量損耗。電動汽車采用碳化硅芯片還可以減少零部件的數(shù)量，讓車更輕，結構更緊湊，既能節(jié)省成本，又可以在一定程度上提升續(xù)航里程。

市場規(guī)模方面，TrendForce集邦咨詢預估，2022年車用碳化硅功率元件市場規(guī)模將達到10.7億美元，至2026年將攀升至39.4億美元。（文：集邦化合物半導體 Amber整理）

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目前，Mini高清顯示屏RGB方案主要有三種：

① 普通藍寶石正裝方案：R采用垂直正極性紅光芯片，G、B采用普通正裝水平芯片；
② 倒裝方案的R采用倒裝結構紅光芯片，G、B采用倒裝結構芯片；
③ 垂直方案的R采用正極性或者反極性紅光，G、B采用垂直結構芯片。

普通正裝和倒裝已為大家熟知，而垂直結構通常是指經(jīng)過襯底剝離的薄膜LED芯片，襯底剝離后邦定新的基板或者可以不邦定基板，做成垂直芯片。

對應屏的不同間距，三種方案優(yōu)劣勢也很明顯：

P0.9-P1.25mm間距現(xiàn)階段是普通正裝水平芯片的舞臺，憑借價格低的優(yōu)勢，占據(jù)主要市場，垂直和倒裝方案亦可實現(xiàn)，但更多聚焦高端應用市場。不過，綜合來看，倒裝方案相對垂直方案的RGB一組芯片價格高約2倍。

P0.6-P0.9mm間距的應用上，普通正裝方案由于物理空間極限限制基本很難量產(chǎn)，倒裝和垂直方案皆可滿足要求。但是，倒裝方案需增加大批設備，而垂直方案封裝工藝成熟度高，現(xiàn)有封裝廠設備可以通用。此外，一組RGB垂直芯片成本是倒裝芯片的1/2。

而在更小的P0.3-P0.6mm間距的應用上，倒裝芯片工藝面臨較大的挑戰(zhàn)，垂直結構方案因工藝的優(yōu)勢可以較好地實現(xiàn)。

關鍵詞一 殺死“毛毛蟲”

越小間距的顯示屏越容易遇到“毛毛蟲”的侵蝕，大部分的毛毛蟲是由金屬遷移導致。2018年1010器件出現(xiàn)的嚴重金屬遷移問題，引起業(yè)界廣泛的關注和廠商的重視。

一般使用條件下，LED芯片電極的金屬不會遷移，但隨著芯片尺寸越來越小，加上濕度和溫度、電解質深度等引發(fā)電位差發(fā)生變化，在芯片表面的P、N區(qū)域間、燈內(nèi)PCB導電線條間，燈外電極與線條間，以及模組PCB電極或線條間，只要存在這種電位差，潛在的金屬遷移趨勢就已經(jīng)形成，而且往往從最薄弱（即距離電小電位差最大）的地方首先發(fā)生遷移，造成漏電。對于各種RGB方案來說，我們所能做的，只是設法延長從開始形成遷移的趨勢到因遷移而導致產(chǎn)品失效的過程時間而已。

圖1 不同位置金屬遷移典型示例

圖2 金屬遷移原理圖

如果要避免或減少離子遷移，需要滿足以下幾點：

1、PN區(qū)電極之間的距離L：L越大越不易遷移，或者相同條件下要經(jīng)過相對更長的時間才能形成遷移失效；
2、電位差U：U越小電化學反應速度越慢，越不易形成遷移，消隱電壓越低越不容易形成遷移；
3、濕度RH：RH越低越干燥電化學反應速度V越慢，越不易形成遷移，70 RH是警戒線；
4、電解質濃度：電極或不同電位線條之間的電解質雜質濃度越低，越潔凈越不易形成遷移；
5、溫度T：T越低，電化學反應速率越小，越不易形成遷移。

垂直結構方案在解決金屬遷移問題上有天然的優(yōu)勢。其優(yōu)勢主要有三：

一是垂直結構芯片正負極之間距離大于135μm，而正裝水平結構芯片會隨著芯片尺寸的減小，其正負極距離越來越小，如6×8mil芯片電極間距68μm，而4×5.5mil芯片電極間距就小至26μm了。由于正負極在物理空間的距離較大，即使假設發(fā)生金屬離子遷移后，垂直芯片燈珠壽命會比水平芯片高4倍以上，極大地提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

二是垂直結構的藍綠芯片表面為全惰性金屬電極Ti/Pt/Au，較難發(fā)生金屬遷移，主要性能與紅光垂直芯片一樣，而水平芯片電極材料使用ITO/Cr/Al，這些材料活性較強，極容易發(fā)生金屬遷移。

三是普通正裝水平芯片主要使用絕緣膠，散熱性極差，且芯片尺寸越小，燈內(nèi)溫度越高；而垂直結構芯片采用銀膠，導熱性能好，燈內(nèi)溫度相對于正裝水平低很多，可以大幅度降低金屬離子遷移速度。

圖3 水平電極結構因電極間距和溝道寬度小極易發(fā)生PN區(qū)金屬遷移

圖4 垂直電極結構較好的間距空間大幅度降低正負極金屬遷移

關鍵詞二：高性價比

性價比是商家規(guī)模應用的決定因素。

在顯示效果方面，相比正裝結構，垂直結構的芯片是單面發(fā)光、無側光，隨著間距變小，產(chǎn)生的光干擾會更少。也就是說，間距越小，亮度損失越少，因此，垂直芯片相對于正裝水平芯片的亮度有大幅度提高；而且垂直結構由于RGB三色都是單面出光，相對于普通正裝和普通倒裝結構的五面出光，RGB三個顏色不會出現(xiàn)混光，從而在顯示清晰度方面更勝一籌（此為Micro顯示的芯片必然要去襯底的原因之一）。

圖5 垂直結構與正裝水平的結構芯片亮度測試數(shù)據(jù)

在生產(chǎn)良率方面，垂直結構相比普通正裝結構還能少打兩根線，器件內(nèi)打線面積更充足，可有效增加設備產(chǎn)能，可以使器件由于焊線原因造成的不良下降一個數(shù)量級。

圖6 普通正裝RGB(左)需要打5根線，垂直結構RGB（右）只需打3根線

成本上，垂直結構藍綠LED芯片可以采用最普通的垂直結構紅光LED芯片，對于高端應用或更小間距的屏而言，一組RGB垂直結構芯片成本是倒裝芯片的1/2。同時，垂直結構方案封裝工藝成熟度高，現(xiàn)有封裝廠設備可以完全通用，無需投入新設備，但倒裝方案就需要增加大批設備，封裝良率提升難度極大。綜合來看，現(xiàn)階段垂直結構方案是Mini顯示推進千家萬戶的最優(yōu)選擇。

關鍵詞三：不止于Mini

晶能認為顯示的本質是像素，芯片結構和尺寸只是實現(xiàn)的手段，因此，晶能建議按照像素間距來定義Mini LED和Micro LED顯示，即將P0.3-P1.25或者1.5mm歸類為Mini LED，P0.3mm以下歸類為Micro LED。

現(xiàn)階段，晶能垂直方案已經(jīng)量產(chǎn)了硅襯底垂直芯片尺寸在5×5mil至7×7mil的藍綠Mini LED芯片，未來在2021年第四季度會量產(chǎn)4×4mil垂直芯片，再匹配正極性或反極性紅光LED芯片。

針對不同間距主要包括三種方案：P1.25mm的1010單顆封裝產(chǎn)品、P1.25mm至P0.625mm間距IMD 4合1及COB產(chǎn)品。這些方案可制造全垂直結構LED芯片的超高清全彩顯示屏，主要應用在戶內(nèi)顯示、高清娛樂、遠程視頻會議等場景。

晶能光電根據(jù)客戶端的驗證發(fā)現(xiàn)，5×5mil產(chǎn)品能夠滿足顯示屏的各項參數(shù)指標，相比藍寶石方案可達到更高的亮度水平。同時，還能夠實現(xiàn)更高的設備稼動率和效率，并有效避免金屬遷移所造成的屏幕壞點，即毛毛蟲等失效異常。

而對于P0.3-P0.6Mini顯示，晶能光電也提出了可行的方案，使用其多年研發(fā)的Micro芯片技術的70%，即用Micro級別的硅襯底LED材料去除襯底后，制成3-5μm厚的薄膜藍綠芯片，做成2×4mil的自帶焊接金屬柱的薄膜倒裝結構（TFFC）芯片或者2.5×2.5mil薄膜垂直結構(VTF)芯片，紅光采用藍光搭配QD量子膜或硅襯底GaN紅光薄膜芯片。該方案由于芯片尺寸遠大于Micro LED芯片（5-40um），相對于Micro LED技術難度大幅度降低，預計未來2-3年內(nèi)能夠量產(chǎn)。

圖7 P0.3-P0.6的TFFC方案（左）和VTF方案（右）

小結

當前，顯示領域也是多種技術和方案并存，選擇哪種方案取決于終端客戶的需求。但無論如何，超大顯示屏的發(fā)展必定會對顯示產(chǎn)品的性能與成本效益提出越來越高的要求。未來會有怎樣的變化暫且不說，但垂直結構RGB技術的潛力已經(jīng)顯而易見。(文：LEDinside)

感謝晶能光電為本文提供技術內(nèi)容

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