巅峰之上:从技术追赶到产品定义,长飞先进的SiC进阶之路

解读Yes, All in SiC!

当碳化硅功率器件的竞争从单点性能走向系统价值,企业比拼的不再只是芯片能做到多低的导通电阻,还包括可靠性、功率密度、制造一致性,以及能否满足不同应用场景的实际需求。

10月15日,深圳湾芯展期间,“巅峰之上·跨越四年的技术长征”技术发布会上,长飞先进集中展示了第四代PG4E、第五代PG5E、第六代PG6N平面型SiC MOSFET,以及1500V至3300V中高压系列产品。

从新能源汽车主逆变器到工业能源,再到AI数据中心,长飞先进试图通过持续的器件与制造工艺创新,拓展碳化硅功率器件的应用边界。

这场发布会也是四年技术迭代的成果展示,代表着长飞先进正在从对标业内成熟产品,走向自主优化芯片性能、定义产品形态,并针对不同市场建立差异化产品体系。

何以YASC?

长飞先进战略运营中心副总裁李刚在会上对长飞先进英文名称进行了解读,YASC不仅是长飞先进英文名称的缩写,也承载着“Yes, All in SiC!”的战略理念,体现了公司深耕碳化硅领域的决心。

在这一战略下,长飞先进逐步建立起覆盖芯片研发、晶圆制造及产品应用的业务布局。目前,长飞先进布局武汉、芜湖两大基地,并在上海、深圳设有销售中心,拥有接近200款SiC产品。

制造端,公司已建成A3级智能化晶圆厂,规划产能合计42万片/年,截至2026年9月,A3上线率超过98%,自动派工率超过90%,CP测试良率接近99%。

李刚将长飞先进的成本竞争力归纳为三个方面——规模化生产、智能制造和工艺创新。规模化有助于摊薄制造成本,自动化生产可以提高效率和一致性,工艺创新则能够进一步降低材料和加工成本。例如,公司在部分产品中采用表面镀铜工艺,减少传统贵金属工艺的使用,以降低制造成本。

围绕不同市场,长飞先进也形成了相应的产品策略——消费电子强调性价比,工业产品追求系列覆盖,新能源汽车重点提升性能与可靠性,AI数据中心及SST则关注高可靠器件与系统解决方案。

从PG4E到PG6N,技术迭代解决了什么问题?

随着新能源汽车向高压平台发展,以及AI数据中心等应用需求增长,SiC MOSFET不仅需要更高的性能,还要兼顾可靠性、功率密度与成本。

衡量SiC MOSFET性能的重要指标之一是比导通电阻(Rsp)。简单来说,在相同芯片面积和测试条件下,Rsp越低,通常意味着导通电阻越小,有助于降低电能损耗;在满足相近导通电阻要求时,也有机会缩小芯片面积,从而降低成本。

李刚介绍,四年前,公司在Rsp指标上还处于追赶阶段,经过持续的器件设计和工艺创新,长飞先进的Rsp性能已进入国内前列。

第四代PG4E,重点提升长期可靠性和异常工况耐受能力

PG4E采用多级P阱注入技术,通过优化芯片内部结构,提高栅氧保护能力,以及器件对短路、雪崩等异常工况的耐受能力。

以1200V规格为例,其常温和175℃下的Rsp分别为2.2mΩ.cm²和4.4mΩ.cm²。在3000小时可靠性考核中,阈值电压变化小于3.5%,耐压和导通电阻变化均小于1%;短路耐受时间达到2.1微秒,雪崩能量达到2711mJ。

第五代PG5E,进一步降低导通损耗并改善开关特性

通过元胞尺寸微缩和器件结构优化,PG5E的常温和175℃下Rsp分别降至1.9mΩ.cm²和3.7mΩ.cm²,较PG4E进一步降低。

同时,通过改善体二极管反向恢复特性,PG5E有助于抑制开关过程中的电压振荡,提高电路运行稳定性。

其性能提升也体现在实际产品中。李刚介绍,保持封装形式不变,仅将内部芯片由PG4E更换为PG5E,模块电流承载能力便从450A提升至540A,增幅约20%,即芯片技术的改进能够在既有封装方案中转化为更高的电流承载能力。

第六代PG6N,向高功率密度和高温应用发展

PG6N通过元胞微缩、注入工艺优化及晶圆减薄,进一步改善导通性能与散热条件。其常温和175℃下的Rsp分别降至1.7mΩ.cm²和3.2mΩ.cm²。

与此同时,晶圆最终厚度较前代减少超过30%,有助于缩短芯片内部的散热路径。通过优化器件结构和制造工艺,PG6N还面向200℃乃至225℃的高温应用需求提升可靠性设计。

新能源汽车和AI数据中心的选择

值得关注的是,虽然PG5E在导通性能上优于PG4E,但长飞先进并未简单地用新一代产品替代上一代产品,而是根据不同市场的需求进行产品布局。

李刚在采访中解释,不同应用对性能与可靠性的要求存在差异。在新能源汽车领域,车企对功率性能、成本和模块电流承载能力越来越敏感。PG5E通过更低的导通电阻,提高相同封装下的输出能力,因此成为当前重点推广的车规产品。

AI数据中心的需求有所不同。数据中心通常需要长时间连续运行,电源系统的可靠性直接关系到服务器及算力集群的稳定运行。因此,选择PG4E作为当前AI数据中心产品的基础,相关单管和模块方案均围绕这一平台开发。

此次发布会上,长飞先进还展示了SiC for AIDC技术布局,包括高品质SiC芯片、耐高温高可靠封装、800V固态变压器(SST)方案及数据中心电源(PSU)解决方案。

未来押注:平面与沟槽双线并行

在技术路线方面,长飞先进并未将未来全部押注在平面型器件上。目前国内SiC MOSFET供应商仍以平面型产品为主,长飞先进也将持续推进平面技术迭代。

随着元胞尺寸不断缩小,平面型器件进一步改善性能的空间也会受到限制。因此,长飞先进在持续优化平面型产品的同时,同步布局沟槽型SiC MOSFET,为进一步提高芯片功率密度储备技术能力。

在电压规格方面,公司还将产品拓展至1500V、1700V、2300V和3300V,以适应新能源汽车1000V以上高压平台及SST等应用。

其中,1500V和1700V规格强化了短路耐受设计;2300V和3300V规格则针对更高电压应用优化器件结构。

与此同时,长飞先进还发布了国内首个扩散焊功率模块,进一步丰富从芯片到模块的产品组合。

李刚表示,过去四年有两个重要技术节点——一是通过工艺创新实现Rsp性能突破;二是从对标行业通用模块方案,逐步走向自主定义产品。

最后

在市场进展方面,长飞先进工业和消费类产品已实现大批量出货;数据中心相关产品正在供货,但客户应用侧验证仍在推进;汽车相关产品也处于测试验证阶段。

对于长飞先进而言,从追赶行业主流水平,到持续改进器件性能,再到尝试自主定义产品,技术进展逐步显现。

下一阶段,更值得关注的是这些技术成果能否通过客户验证、规模化制造和持续交付,转化为新能源汽车、工业能源及AI数据中心等市场中的实际应用价值。

本文来源于DOIT传媒,文章内容仅供参考,不构成投资建议。

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