中华建设网讯 （通讯员 李玉）近年来,随着新能源汽车、5G通信、新能源发电等新兴产业的浪潮席卷全球,对半导体性能的要求也在不断提高。特别在“双碳”目标背景下,新能源汽车出货量持续增长,这不仅为半导体产业带来了巨大的增量空间,同时也掀起了车规级芯片市场需求的激增,以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金氧半场效晶体管)为代表的高性能功率半导体器件已成为新能源、汽车电子等产业需求最高的电力电子器件之一,这些高性能功率半导体器件为提高电动汽车能源转换效率、降低能耗以及提升车辆性能提供了重要支持。

同时,第三代半导体材料因其优异的性能,在产业中的应用得到持续的显著增长。第三代半导体材料是指具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及高抗辐射能力的半导体材料,主要包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石和氮化铝(AlN)等。这些材料在高温、高频、抗辐射和大功率器件制造方面具有明显优势,在新一代显示、5G移动通信、相控阵雷达、高效智能电网、新能源汽车、自动驾驶、工业电源和消费类电子产品等领域具有广阔的应用前景。目前,国家正鼓励第三代半导体材料技术方面的研发和创新。

在近日举办的“2024中国检测技术与半导体应用大会”上,安世半导体技术(上海)有限公司MOSFET研发总监陈帆受邀出席并分享了其在功率半导体器件领域的最新研究成果和见解。在会上,陈帆介绍了他带领团队开发的功率屏蔽栅MOSFET和高压超级结MOSFET等先进半导体解决方案。这些产品在降低能耗、提高能源转换效率方面表现突出,为工业制造、汽车电子等产业注入了强大的绿色动能。

半导体专业人才,引领产品新发展

陈帆,复旦大学微电子学院微电子学与固体电子学专业理学博士,中国功率半导体器件研发专家,现任安世半导体(上海)有限公司中国区MOSFET研发中心产品研发总监。曾取得中国发明专利70余项,美国发明专利10余项,发表学术论文十余篇,相关研究获全球高影响力学术期刊《Journal Of Electronic Materials》、国际权威非盈利学术组织美国电化学学会 (The Electrochemical Society)收录刊登。这些专利给业界带来了实际的技术和经济利益,也对整个半导体行业做出了巨大的贡献。

 

在行业内,陈帆拥有超过25年的半导体行业从业经验,尤其在功率半导体领域拥有深厚的造诣。他曾就职于中芯国际、格芯、台积电等知名企业,并担任技术开发经理和高级研发经理等职务。专注于半导体工艺制程和器件的技术研发、产品开发,特别是功率,模拟和射频集成电路和功率分立器件方面的技术开发、器件设计、工艺集成、产品线定义和项目管理,成功开发了0.35um&0.13um SiGe BiCMOS / 0.18um E2PRROM platform/ 0.18um&0.13um unique CMOS platform for LCD driver/ 0.13um SOI RFCMOS Platform/ 0.18um BCD SOI platform/ 0.18um High density BCD platform/ 5V CMOS platform for LED driver 以及 SGT 150V/100V/60V/40V/30V,超级结600V等功率器件。

自2013年起,陈帆先后于中国集成电路制造业领导者中芯国际(00981.HK)、美国芯片晶圆代工巨头格芯GlobalFoundries(NASDAQ:GFS)、全球领先的芯片制造巨头台积电(TSMC)担任技术开发经理以及高级研发经理。他先后与关键客户合作,运行客户的产品,排出产品故障。领导团队满足客户的技术应用要求,并寻找潜在的商业客户,规划策略和日程,领导实现新技术开发,推动新技术的批量生产。他还发明和开发了几个独特的器件和工艺,为未来的技术发展寻找突破口。

从2016年开始,陈帆就关注于第三代半导体的技术和发展趋势,并极力推进GaN的pathfinding项目立项,并且和团队进行平面GaN HEMT技术上的探讨和研究,协同改善current collapse的问题。2021年,陈帆加入安世半导体 (上海)有限公司担任中国区MOSFET研发中心产品研发总监,负责带领研发技术团队设计不同电压程度的功率半导体器件以及开拓高性能、低成本的前沿技术平台等工作。

在安世的时候,陈帆带领团队致力于硅基半导体功率器件的产品研发以及第三代半导体的技术方向拓展,已经取得了显著成果。他组建了30人的研发团队,并和复旦大学的功率器件课题组进行合作,共同研发前沿的GaN-on-GaN器件结构。近年来,随着高质量单晶GaN衬底的商业化,美国、欧洲、日本等国家和地区相继发起多项垂直型GaN-on-GaN器件的研发项目。中国科技部也启动了“第三代半导体的衬底制备及同质外延”重点研发计划以推动GaN单晶衬底和垂直型GaN-on-GaN功率器件的发展。新型垂直结构GaN-on-GaN功率二极管能够从根本上突破传统平面型GaN-on-Si器件在击穿电压、动态导通性能等方面的限制,更大程度地发挥GaN材料本身的优势,有望成为高压、高效、快速的电力电子系统发展的新方向,尤其是当前高质量本征GaN衬底技术的日趋成熟将有望为这一领域开启新的篇章。

深入实现创新突破,推动产业高效协同

安世半导体(Nexperia)是一家全球领先的功率半导体解决方案供应商,致力于为客户提供高效、可靠、高性能的半导体产品。总部位于荷兰,在欧洲、亚洲和美国拥有14000 多名员工,拥有悠久的历史。公司产品涵盖MOSFET、IGBT、SiC等功率半导体主要产品线,广泛应用于汽车、工业、消费电子等领域。作为基本半导体开发和生产的领先专家,Nexperia 的元器件实现了世界上几乎所有电子设计的基本功能——从汽车和工业应用到移动和消费类应用。

由于全球汽车及工业产业的低碳化和数字化转型,采用碳化硅(SiC)材料制造的功率半导体器件因具备高效率、高功率密度等突出特性而成为企业及用户的首选。根据半导体及电子市场咨询机构最新发布的研究报告:预计到2029年,SiC功率半导体器件将占全球电力电子市场总量的26.8%并达到100亿美元的市场规模。而安世半导体专注于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的应用,并在汽车、工业、消费类电子产品和可再生能源等多个市场领域开展业务。公司推出的SiC和GaN器件包括650V二极管、1200V SiC MOSFET以及E-mode配置的GaN器件,这让安世半导体在市场中表现极为亮眼,各大汽车都与其保持了长期深度和密切的合作关系。作为研发中心产品研发总监的陈帆,在其中扮演了不可或缺的角色。

陈帆带领的团队在硅基屏蔽栅型MOSFET、双向MOSFET、深沟槽超级结等领域推出新研发的产品以及申请新的发明专利,同时‌在宽禁带半导体领域进行研发,包含GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)、GaN-ON-GaN功率MOSFET等一系列方向。目前,安世半导体的第三代半导体工艺器件(SiC、GaN、Si)均已启动开发和生产,首批高压GaN d-mode晶体管和SiC二极管生产线已正式投入使用。除推动研发工作外,陈帆还充分发挥着重要的行业协同作用,他目前正在积极推动晶圆制造工厂技术能力升级,以确保产品的长期稳定供应。

不仅如此,陈帆还具有丰富的海外工作经验和广阔的国际视野,在进行研发工作的同时,还能对项目管理,团队管理和市场应用等方面拥有丰富经验,能够根据功率半导体市场的动态和发展方向决定产品和技术研发方向,具有敏锐的产品市场洞察力;他还凭借着丰富的团队建设经验,从零开始组建全职能团队,其团队涵盖微电子、物理、化学、材料等专业领域。扎实的半导体专业背景、极强的问题解决能力、以及项目管理能力和团队领导能力让陈帆能够不断引领产业创新。

陈帆以其卓越的专业能力和创新精神,不仅为安世半导体在全球半导体行业中保持领先地位提供了支持,也为中国半导体行业的技术进步做出了重要贡献。他还是行业内的青年才俊们的榜样。他的努力和成就不仅代表了个人的荣誉,更是中国半导体行业崛起的一个缩影。