全面解读功率半导体产品及应用

Bodo’s功率系统杂志编辑部

近日，在上海举行的PCIM Asia 2020上，记者有幸连线采访了来自力特（Littelfuse）公司半导体事业部的技术支持经理Kevin Liu先生。他表示，作为领先电路保护、功率控制和传感技术的全球制造商，这是力特首次亮相PCIM Asia，除展示历史悠久的电路保护和传感器产品外，更着重介绍了公司领先的功率半导体产品。采访中，他就公司及其功率半导体产品作了较为全面的介绍，并与本刊记者进行了交流。

与IXYS有机整合，拓宽功率半导体产品线

Kevin首先介绍了力特/IXYS的功率器件，这是与IXYS有机整合的丰硕成果。现在的半导体事业部主要分为三大板块：保护半导体、功率半导体和集成电路,涵盖晶闸管和整流器、FRED、IGBT、MOSFET、SiC MOSFET和二极管、IGBT MOSFET驱动器和封装技术。

随着与IXYS有机整合的完成，公司的产品线更加完整，实现了1+1大于2的效果，2019年年销售额已达到15亿美元。

据Kevin介绍，力特在美国加利福尼亚、德克萨斯、马萨诸塞、德国Lampertheim、英国Chippenham、中国无锡和菲律宾Lipa等地均有研发测试中心和加工工厂。力特可进行晶圆和DCB陶瓷基板等的设计生产，对于一些定制服务，从客户提出要求到给出样品测试的时间可以控制在12周以内，大大缩短了定制化的时间。

与此同时，作为知名的功率器件厂商，力特的产品被广泛应用于汽车和商用车、工业应用、数据和电信、医疗设备、消费电子产品等领域。据统计，力特市场收入的53%来自于工业应用方面，另有17%和10%分别来自基础建设和医疗器械。通过与众多全球领先的公司与经销商展开合作，力特产品的服务对象超过100,000家终端客户。针对中美贸易战目前现状，Kevin特别提到，力特的中高功率器件不在受限范围内，目前依然在持续地向华为供货。

功率半导体产品优势尽显

在谈到产品策略时，Kevin表示，力特自身进行DCB生产，并拥有隔离UL认证，在行业标准封装中引入了许多新创选项。自有芯片生产设施可为客户提供整流二极管、晶闸管、快速二极管、沟道和极性MOSFET、IGBT PT和XPT产品。

力特可控硅和二极管产品电流覆盖19A-1200A，电压800V-3600V，在晶圆和焊料等方面进行了改进，以容许更高的结温TVJmax。针对越来越高的开关频率，还提供掺白金工艺和氦离子照射工艺的快恢复二极管（FRED）。

IGBT方面，随着公司的工艺不断改进，包括NPT（非穿通）、PT（穿通）、XPT（极光穿通）、XPT沟道，产品在新能源等领域应用也更加广泛。其中带SONIC二极管的XPT-IGBT是两者的完美匹配，有助于降低开通损耗，实现优良的温度特性（正温度系数）。其软恢复特性在非常高的di/dt下不易开启，具有低通态电压。

力特的IGBT模块以E2\E3\E9封装为主，可以提供PressFit-Fin和PhaseChangeMaterial（PCM）设计，方便装配和散热。

其IGBT模块（1200V为主）电流从几十安培到490A，可涵盖大部分通用变频器的应用。为满足市场新能源领域更大的电流需求，力特还专门推出了660A的IGBT模块产品。另外，力特英国工厂生产的压接式IGBT（PPIGBT）失效模式确定为短路模式，特别适用于串联冗余设计。

Kevin表示，随着新能源、充电桩、5G等市场的蓬勃发展，MOSFET成为目前力特半导体事业部业务增长速度最快的明星产品系列。其中在业界广受欢迎的X-Class MOSFET采用了超级结技术，可以在高压和RDS(on)之间取得平衡。

在SiC技术方面，据Kevin介绍，力特的650V与1200V SiC二极管涵盖4A-40A。其现有SiC MOSFET技术与其他厂家的技术匹配度较高，RDS(on)从160到40mOhm乃至于25mOhm都有相应的型号。

门极驱动方面，力特推出的IXD_600系列驱动IC，工作电压达35V，出货量达9亿颗。针对SiC应用，最新推出IX4351NE输出能力达9A，电压为+30V/-10V。

在封装技术方面，很多客户提出，模块的安装依赖于装配工人的熟练度，为避免这种人工因素对产品质量的影响，力特提出了Surface Mount Power Device（SMPD）封装，尝试将模块做成SMD器件，由此可利用贴片机进行大规模自动化生产，并减小器件所占用的空间。

主要关注市场

力特的市场主阵地包括通用变频器、电源、软启动等传统应用领域；特殊的2020年，在国家战略的引导下，新能源、储能、充电桩、5G通信电源等领域成为了力特强劲的市场增长点。今年，虽然有疫情的影响，但由于国家的政策支持，力特的新能源等市场并没有受到太大影响，传统工业市场上半年有一定下降，但今年下半年已快速恢复。

布局碳化硅领域

目前力特对于碳化硅器件的投入时间较短，从2018年完成Monolith收购至今仅仅两年的时间，产品市场份额较小。不过，该收购是力特增长战略的重要组成部分，增加的碳化硅技术有助于公司利用具有战略意义和创新性的产品来发展产品组合。由于价格方面的因素，目前碳化硅等宽禁带半导体应用受限，市场还在孕育当中，但未来一定会成为大家的首选，在这个领域力特也希望未来可以占据更大的市场份额。

新能源包括但不仅仅局限于风电、光伏，更是涵盖充电桩、电动汽车、轨道交通等。近年来，新能源在国家有利政策的指导下快速发展。新能源则是功率半导体的重要用武之地。在政策以及自身过硬的产品结合下，力特的功率半导体将继续在行业领军发展。

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