问题——能源转型呼唤“更高效的电力开关”,关键器件供给与技术跃迁成为竞争焦点; 全球加速清洁能源替代和电气化的背景下,光伏、风电、储能、电动汽车、数据中心与轨道交通对电能变换效率、功率密度和可靠性的要求明显提高。功率半导体器件是电能转换与控制的核心部件,直接影响系统损耗、体积和安全裕度,被业内称为电力系统的“关键开关”。同时,产业链对高端器件稳定供给、核心工艺自主可控,以及面向新工况的可靠性验证提出更高要求。从材料、器件结构、制造工艺、封装测试到系统应用的协同创新,正成为各方竞争的重点。 原因——技术路线进入加速迭代期,国际会议成为观测产业风向的重要窗口。 创办于上世纪80年代的功率半导体器件与集成电路国际会议,长期针对器件物理、工艺集成与应用落地,是该领域重要的学术与工程交流平台。本次会议首次在香港举行,来自英国、美国、德国、日本等地的高校团队与企业研发人员集中交流,折射出功率器件技术正从“单纯追性能”转向“系统级最优”:一上,硅基IGBT等成熟器件持续结构与工艺上优化,向更低损耗、更强抗冲击与更高一致性推进;另一上,以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带器件加快从实验室走向规模化应用验证,在高频、高温、高压及高功率密度场景展现优势。会议期间,多场研讨聚焦高温可靠性、封装热管理、栅氧可靠性与应用端电磁兼容等工程问题,显示竞争正从“单点突破”转向“全链条协同”。 影响——前沿成果集中发布,推动新能源与电动化产业深入降本增效。 从应用看,功率器件效率提升对新能源系统影响直接:逆变器、变流器、充电模块等环节每降低一点损耗,都意味着更高的发电上网收益、更低的散热成本以及更小的系统体积。宽禁带器件在高频条件下可显著降低开关损耗、提高功率密度;碳化硅器件在高温工况下仍能保持较好性能,为电动汽车高压平台、快充系统与高温运行提供更大的设计空间。会议展示的器件与模块验证结果表明,高温工作能力、长寿命可靠性与高一致性制造,正成为下一阶段产业化必须回答问题。对产业链而言,这将带动材料、外延、晶圆制造、先进封装与测试设备等环节同步升级,也将推动整机企业在系统架构、热管理与控制策略上调整,以重新平衡整体成本与性能。 对策——以基础研究牵引工程化突破,以协同创新提升产业链韧性。 与会人士普遍认为,功率半导体的竞争不只是器件参数之争,更是工艺平台、制造能力、可靠性体系与应用生态的综合比拼。面对快速变化的技术曲线,需要持续发力:其一,强化基础研究与关键工艺攻关,围绕栅氧可靠性、缺陷控制、沟道设计、终端结构等核心问题,沉淀可复用的工艺平台;其二,推动从器件到模块再到系统的联合开发,打通设计、封装、测试与应用验证闭环,提升产品在复杂工况下的稳定性与一致性;其三,完善人才与产业协作机制,鼓励高校、科研机构与企业在标准、数据与验证体系上共建共享,减少重复投入,提高工程转化效率;其四,依托开放交流平台加强国际对话与产业合作,在遵守涉及的法律法规前提下,推进学术交流、产业链协同与应用创新。 前景——香港平台效应增强,亚太创新资源加速汇聚,功率半导体进入“系统制胜”阶段。 会议在香港举办,凸显其连接国际学术网络与产业资源的优势。随着全球电气化持续推进,功率半导体的技术迭代将更强调系统级优化与规模化可靠性,竞争焦点也将从“器件指标领先”延伸到“量产良率、成本结构、验证体系与应用生态”。未来一段时期,宽禁带器件将继续在高端车型、快充、光伏储能与高频电源等领域扩大渗透;硅基器件则将在大规模工业与电网应用中,通过工艺改进保持竞争力。谁能更快构建从材料到应用的全链条能力,谁就更可能在能源转型的关键节点掌握主动权。
ISPSD 2023的成功举办,既集中展示了中国在功率半导体领域的研究与工程进展,也为全球产业交流与合作提供了重要平台。在能源转型与技术升级的共同推动下,中国正加快向高端制造迈进。随着产学研协同深入深化,中国有望在功率半导体这个关键领域取得更多突破,并在部分方向实现从跟随到引领的跨越。