編者按：隨著第一、二代硅基半導體工藝接近物理極限，摩爾定律慢慢開始失效。受疫情后期汽車、工業和移動通信等行業市場需求反彈因素推動，再加上“碳中和”概念倡導及相關政策支持，被稱之為第三代半導體的寬禁帶半導體電子器件的成長動能有望持續上升。世界主要半導體器件供應商紛紛布局，迎接這一即將到來的盛宴。
作為世界半導體產品重量級供應商，意法半導體長期以來跟蹤寬禁帶半導體技術進展，不斷通過技術創新和儲備資源建立寬禁帶半導體電子元器件的研發、生產和銷售完整體系，如今已經成為以SiC和GaN材料的半導體元器件領先供應商。
堅持可持續發展理念
建設低碳環保型社會已經成為全人類的共同任務，為了實現2021年巴黎協定確立了2025年將地球升溫控制在1.5度以下的目標，業界一直在努力通過提高電力利用效率，來實現節能降耗低碳環保。
據意法半導體汽車和分立器件產品部(ADG) 執行副總裁、功率晶體管事業部總經理Edoardo Merli介紹，僅就工業領域而言，如果能將電力利用效率提升1%，就能節約95.6億千瓦時的能源。
可持續發展理念一直根植于意法半導體的企業文化，意法半導體公司已經宣布在2027年成為一家“碳中和”企業，為了實現這一目標，一方面要100%采用可再生能源，另一方面要加大寬禁帶半導體器件的市場供應，從而長期降低電力能源消耗。
不斷加強碳化硅技術創新
相比于硅基的第一、二代半導體產品而言，寬禁帶半導體擁有工作電壓高、開關速度快、工作溫度高、導通電阻低、產生熱量少、耗散功率低、能效高等優勢，碳化硅和氮化鎵在功率器件里非常出色的節能效果，使其多年以前就成為意法半導體公司著眼于未來的重要方向。
Edoardo Merli表示，早在1996年5月，意法半導體公司就開始聯合卡塔尼亞大學展開碳化硅半導體技術創新。在此之后的20多年里，意法半導體公司與意大利國家科研委員會、卡塔尼亞大學共同研究碳化硅新材料，充分利用所形成的技術生態，通過對這項技術本身，生產流程、生產設備的一系列改良，不斷提升產品質量和可靠性，最終取得了今天的成果。
目前，意法半導體的第三代碳化硅MOSFET已經實理量產，第一代產品的芯片面積不斷減少，導通電阻不斷降低，同時針對某些特定應用場景展開定制化設計，從而實現了碳化硅器件產品家族成員的多種多樣。
每一代產品的Rds(on) x Area和Rds(on) x Qg在技術迭代的過程中都會得到改良，改良幅度提升約為20%-25%，從而帶來性能的巨大提升和成本的大幅降低。
據悉，除了650-1200V的第三代碳化硅產品外，高達2200V的第四代高功率產品也將于今年年底開始正式量產。
可靠、完整的生產制造發展戰略
Edoardo Merli表示，對于碳化硅這樣的新興技術來說，掌控甚至擁有自己的一整套產業鏈是非常重要。意法半導體公司制定了完整制造鏈戰略，這個戰略的重點是真正擁有功率半導體技術的制造實力。
Edoardo Merli認為，碳化硅技術目前仍然處于雛形階段，因此仍然有許多領域需要我們進一步探索和改良。首先是晶圓原材料的高成本，目前意法半導體已經在與許多合作伙伴開展技術研發試圖解決這一問題。其次是外延成本，努力通過質量改善成本效益，但這涉及到整個生產鏈條的各個環節，因此需要未來開展更多的工作。
可以說這也是意法半導體將外延層納入自身整個產業鏈的原因之，在外延工廠引入自動化技術優化生產流程，從而提升自身生產制造的靈活性滿足市場需求。
碳化硅襯底是制造鏈本身的重要組成部分，對芯片的成本、產量和質量影響很大。通過收購瑞典 Norstel AB公司，意法半導體公司獲得了碳化硅襯底制造技術，并把這項技術融入整體制造鏈。
在碳化硅方面，從襯底加工到最后的封裝測試，意法半導體正在擴大整個制造過程的產能，正在把前工序和后工序的產能提高一倍，以滿足市場需求。為了應為強勁的產能需求，在卡塔尼亞建立了碳化硅襯底產線。在新加坡的生產線規模將翻倍，目前正準備將生產線從6英寸改造為8英寸，第一批8英寸原型也已經誕生于ST SiC AB，預計于2024年實現量產。
未來，碳化硅產能到2024年將比2017年提升10倍，而從2024年到2027年規模也將進一步擴展，建設這些大型工廠的目的就是滿足市場的需求、支撐自身的發展。
在氮化鎵方面，意法半導體公司采取了同樣的行動，在此領域也有開展一些收購兼并，包括法國創新型企業EXAGAN。同時，意法半導體也與臺積電開展合作，從而將許多內測科技產品提前向市場發布，通過臺積電的渠道更好地觸達市場，最終目標是完善內測技術，最終服務于清晰明確的產品戰略。通過與代工廠合作，縮短產品上市時間，并實現多地量產，來完善生產計劃。
目前我們對氮化鎵技術的推廣已經在路上，100V到650V各類產品將會陸續出爐，在8英寸生產線上誕生。在卡塔尼亞也有一條GaN-on-Si RF生產線用于氮化鎵生產。
致力于成為寬禁帶半導體領先供應商
在硅時代，意法半導體公司是業內數一數二的重量級半導體產品供應商。如今面向未來的寬禁帶半導體產業，意法半導本公司除了繼續供應傳統的IGBT、MOSFET產品外，還會把在碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體技術為代表的的全新科技推向市場，致力于成為這一新興領域的領導廠商。
據Edoardo Merli介紹，意法半導體已經在碳化硅市場取得領導地位，2021年在碳化硅MOSFET領域已經占到市場份額50%，在電動汽車領域占比甚至達到60%。隨著汽車制造和工業界已經將碳化硅的應用加速提上日程，意法半導體將持續不斷地在新興科技和生產線改良進行投入，以便應對未來海量的、不斷增長的市場需求。
對于未來的展望，意法半導體CEO Jean-Marc Chery曾經這樣講過：到2024年，意法半導體公司將在碳化硅領域實現10億美元利潤目標。