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            功率及化合物半導體最新趨勢與挑戰

            2019-03-27

                在SEMICON China 2019上探討功率及化合物半導體對人類社會和科技發展影響越來越巨大,其應用涵蓋了照明、激光、成像、移動通訊、消費電子、綠色能源、現代交通等方方面面。

                3月21日至22日,享譽業界的“功率及化合物半導體國際論壇2019”于SEMICON China同期在上海浦東嘉里酒店成功舉辦。本次共有20余位來自海內外演講嘉賓,既有各領域的翹楚如SiC領域第一的Wolfspeed(CREE)、功率半導體IDM巨擘英飛凌、化合物半導體外延巨頭IQE、氮化鎵功率電子領先企業Gan System、 5G通訊領跑者Qorvo、VCSEL引領者Finisar、MicroLED技術創造者PlayNitride,也有化合物半導體晶圓代工優秀企業如深耕功率器件代工多年的漢磊科技、化合物代工市占率第一的穩懋、新興力量三安集成、全球領先的TowerJazz,此外還有本土IDM企業如中國中車,各領域最具活力的新興企業如EpiGaN、睿熙、英諾賽科、大晶磊等,各領域專家就新型光電顯示、人臉識別、寬禁帶半導體功率電子、5G通訊分享了等最新進展。將近500名來自全球各領域的專業觀眾參加了本次論壇。

                SEMI中國區總裁居龍先生出席會議致辭。居總表示中國作為全球最大的功率器件、化合物半導體市場,充滿了機會同時也面臨著很多挑戰。本次論壇匯集全球行業專家,分享相關領域的最新技術趨勢。希望本次論壇可以帶給大家更多的討論和思考,這也是SEMI搭建相關產業平臺的意義和所在。

                臺灣漢磊科技總經理莊淵棋作了“寬禁帶半導體的市場與技術”主旨報告。他認為SiC在電動汽車(EV)中將發揮著越來越重要的作用。特別是中國的汽車廠商非?;钴S,他們將在電動汽車中廣泛使用SiC功率器件,以滿足更高效率、更輕量化的要求。

                Wolfspeed的首席技術官John Palmour介紹用于功率開關應用的碳化硅材料及器件。由SiC、GaN構成的第三代半導體材料寬禁帶技術改變了當代生活的諸多方面,例如風力發電、光電轉換太陽能、汽車、能源存儲、快充,目前寬禁帶半導體引領時代潮流的氮化鎵材料推動4G更快過渡進5G。John Palmour提到碳化硅具有高效和高能量密度,帶動電動汽車等行業發展,是推動汽車行業發生變革的根本動力。John Palmour相信SiC轉換器具有絕對優勢,將未來電力推進系統帶入高能效時代。

                臺灣錼創科技(PlayNitride)CEO 李允立分享了MicroLED顯示技術的最新進展。他指出MicroLED顯示技術與LCD、OLED顯示技術相比,在顯示效率、柔性化、無邊框、多用途方面具有很大優勢,是顯示技術發展終極方向。但是仍有很多問題亟待解決,如實現柔性顯示的襯底材料、驅動等。另外,雖然巨量轉移是MicroLED大規模制造的一個核心技術挑戰,但是巨量修復更是實現MicroLED商業化應用的另一個核心技術挑戰。目前錼創在巨量轉移、巨量修復上取得了一些重要進展,MicroLED產品在電視領域已經得到初步商用驗證。

                GaN Systems的全球運營副總裁 Stephen Coates為與會嘉賓介紹:如何用體積更小、能耗更低、更高效率的功率電子器件改變汽車世界。氮化鎵的設計趨向于效率更高、體積輕而小的方向發展。氮化鎵作為更好的功率晶體管可以制造出更好的功率電子器件。Stephen Coates相信如今GaN SYSTEMS在氮化鎵方面取得的研究成果會給汽車、太陽能、無線電、AC Adapter、大數據管理(Datacenter Server and Rack Power)、車載充電、Traction Inverter等諸多行業帶來更多裨益。

                Finisar Corporation在VCSEL垂直腔面發射激光器技術方面處于領先地位。自1993年開始研究,至今已成為3D照相機供應商的主要VCSEL供應商。Finisar Corporation全球營銷高級總監Christian Urricariet介紹VCSELs技術在3D檢測方面的應用。典型的激光3D感應系統利用激光紅外線生成深度數據:Structured Light,Time-of-Flight (ToF),實現方法是利用處理器的算法來計算數據。目前VCSEL在智能手機中的多處應用,手機中的人臉識別是其中之一。如今3D數碼相機和深度傳感系統快速融入圖像檢測和激光照明技術。Christian Urricariet提到VCSEL技術將推動IR發展。VCSEL在3D傳感市場收益預計2023年增加$1.8B。

                昂坤科技首席執行官馬鐵中闡釋了當前外延芯片缺陷檢測的難點。與傳統的缺陷分類方法不同,昂坤視覺基于數輪深度學習算法的EPI AOI(外延芯片缺陷檢測)可以將缺陷分類精度提高到99%。不僅如此,馬博士還向與會者分享了EPI AOI系統的結構外觀。EPI AOI 還包括EPI DSA缺陷溯源分析、EPI Image Viewer離線觀察缺陷形態等多個軟件集成。EPI AOI自動對焦精度達到0.1μm,馬博士列舉了EPI AOI檢測氮化鎵及砷化鎵材料缺陷的應用案例。這種基于數輪深度學習算法的外延芯片缺陷檢測系統突破了傳統的檢測模式,以更高精度、更智能的檢測賦予客戶自定義缺陷類別的可能性。

                目前5G已經在醫療、航空、移動、生產制造供應鏈、農業等多方面深入到我們身邊。穩懋半導體協理黃智文介紹化合物半導體與無線通訊之展望與挑戰,提到化合物半導體引領未來的無線通訊領域,調制頻率是關鍵,未來無線通訊設備將具有更高頻率、更加線性化、更加集成化的特性,而這一切的關鍵在于化合物半導體。黃智文介紹穩懋多芯片解決方案及單晶片解決方案,穩懋公司的MW Solution突破了傳統的QFN。

                比利時EpiGaN公司是一家為功率電子器件、RF Power、傳感設備提供材料的供應商。首席市場官Markus Behet介紹5G關鍵技術——硅基氮化鎵。不同的外延結構決定了設備的性能。Markus介紹EpiGaN用于650伏功率轉換器和RF power的硅基氮化鎵產品,展示為5G設計的30GHz的氮化鎵/硅化鎵 LNA&HPA MMIC、13-17&37-43 GHz的氮化鎵/硅化鎵 HPAs、90GHz的氮化鎵/硅化鎵 PA。Markus向與會觀眾介紹EpiGaN公司生產的大直徑硅片、硅基氮化鎵具有很好的熱化學穩定性、集成性以及壓電性能,廣泛應用于壓力傳感器、生物傳感器、RF filters等領域。

                寧波睿熙科技有限公司首席執行官James Liu分享VCSEL技術及應用。VCSEL是人工智能的關鍵設備,在3D傳感器、IoT、云計算、汽車領域有廣泛的運用。James對VCSEL未來的市場發展做了預測,介紹了VCSEL的優點以及睿熙科技在VCSEL方面的設計要點及可靠性分析,James相信未來十年VCSEL市場將迅速發展。 

                英飛凌科技高級總監Peter Friedrichs介紹正在走向更廣闊市場的碳化硅晶體管。碳化硅和氮化鎵材料較傳統硅材料具有更快的功率轉換效率和較低損失。碳化硅在太陽能轉換系統、電動汽車充電中具有很廣泛的應用。Peter相信隨著英飛凌碳化硅材料的深入研發及廣泛應用,電動汽車充電性能將大幅度得到優化。

                浙江大晶磊半導體科技有限公司執行副總裁馮恒毅介紹針對于中/高壓碳化硅MOSFET應用的高絕緣供電驅動技術。SiC材料由于其特性和優勢,被認為是用于高電壓、高頻率的功率器件的理想半導體材料。目前高電壓設備領域SiC 金氧半場效晶體管已取代Si IGBT(絕緣柵雙極型晶體管芯片)。SiC MOSFET目前僅被限制于低電壓領域,馮恒毅相信高電壓絕緣功率器件將具有易評估,較大轉換功率,持續工作電壓穩定的特點。

                Novel Crystal Technology, Inc.的高級經理Kohei Sasaki介紹氧化鎵功率器件的進展。氧化鎵晶圓為功率器件的降低損失提供了可能性。Novel Crystal Technology, Inc.做了〖Ga〗_2 O_3 trench MOSSBDs、〖Ga〗_2 O_3 JBS diode、〖Ga〗_2 O_3 trench MOSFETs深入研究,Sasaki認為氧化鎵設備比碳化硅性能更加優越,未來Novel Crystal Technology, Inc.還將通過改進設備結構和EPI質量提升氧化鎵的性能。

                株州中車時代電氣股份有限公司的副總工程師劉國友介紹SiC功率器件技術及其在電氣化軌道交通中的應用。軌道交通需要新一代更高功率密度、更高頻率、更高連接溫度的功率化器件。軌道交通受高溫、熱壓力、高頻電壓等挑戰,需要碳化硅器件在整流器和牽引系統中的高功率密度、快速轉換效率等優勢實現高速、減重、環保方面的突破。劉國友總工還展示了功率電子轉換器的拓撲結構。由于運用碳化硅器件的優勢,軌交的電性能、熱性能、機械性能都取得提升。劉國友總工表示下一代電氣化軌道交通迫切需要高電壓高電流的碳化硅應用于功率電子轉換器,以及更先進的制造和封裝工藝。

                功率及化合物半導體對人類社會和科技發展影響越來越巨大,其應用涵蓋了照明、激光、成像、移動通訊、消費電子、綠色能源、現代交通等方方面面。這正是SEMICON China舉辦功率及化合物半導體國際論壇2019的價值所在。

            出自:大半導體產業網

                德國Alpha針對功率及化合物半導體這塊的微波等離子應用取得較好市場反應。IGBT、VCSEL等器件的wafer可以用微波等離子技術進行安全有效的產品清洗和去膠。我們為包括株洲中車等多家客戶提供成熟可靠解決方案,歡迎咨詢選購!


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