新洁能:国内功率器件技术引领者

由芯师爷主办的“2023硬核芯”评选活动火热进行中,现以“云展览”的方式为您全方位展示中国芯产品及企业。
诚邀您为中国芯的前进投下宝贵的一票!
图片
无锡新洁能股份有限公司
图片
参评奖项
2023年度功率器件
2023年度卓越功率半导体企业
图片
企业介绍
新洁能成立于2013年1月,拥有电基集成、国硅集成、金兰功率半导体、新洁能香港四家子公司以及深圳分公司、宁波分公司。公司成立以来即专注于中高端IGBT、MOSFET和集成功率器件的研发、设计及销售,产品优质且系列齐全,广泛应用于新能源汽车及充电桩、光伏储能、算力服务器和数据中心、工控自动化、消费电子、5G通讯、机器人、智能家居等领域。
公司基于全球半导体功率器件先进理论技术开发领先产品,率先在8英寸、12英寸工艺平台量产沟槽型功率MOSFET、屏蔽栅功率MOSFET、超结功率MOSFET及IGBT,为国内功率器件技术引领者。公司拥有车规级功率器件、IGBT、超结功率MOSFET、屏蔽栅功率MOSFET、沟槽型功率MOSFET、碳化硅功率MOSFET、氮化镓功率HEMT、功率模块、栅极驱动IC、电源管理IC十大产品平台,与国际一流代工厂长年紧密合作,持续稳定供应高性能、高质量、高可靠性的“硅基、化合物”功率器件、集成电路及模块产品。目前公司产品电压已经覆盖了12V~1700V的全系列产品,为国内功率器件市场占有率排名前列的本土企业。
企业官网
www.ncepower.com
图片
产品介绍
产品一
NCE75TD120VTP
图片
产品概述
NCE75TD120VTP采用超薄芯片技术,高密度沟槽栅场截止设计,并增加了载流子贮存结构和优化的背面缓冲层设计,具有饱和压降小,关断损耗低的优势;此外,产品使用优化的终端保护结构设计和钝化工艺,使产品可以通过同时高温、高压、高湿度的严苛的可靠性考核。产品已在新能源、工业控制等行业的主流厂商批量使用。
产品性能
NCE75TD120VTP是一款1200V、75A内置续流二极管的IGBT功率器件,该产品饱和压降仅1.65V,较国内外同规格主流竞品低10%左右;相同测试条件下,器件关断损耗较国内外主流竞品低15%左右。因此,该产品可以在产品应用中具备更低的导通和开关损耗,可以兼容更宽的频率范围。此外,器件还通过了960V偏压、85℃、85%湿度的HV-H3TRB考核,器件在高温、高压、高湿的严苛条件下具备出色的可靠性。
价格竞争力
NCE75TD120VTP芯片使用了先进的12英寸超薄芯片工艺以及高密度沟槽栅场截止设计,同时增加了载流子贮存结构和优化的背面缓冲层设计,使1200V产品电流密度达到200A/cm2以上。在保证性能优势的前提下,芯片面积较同规格竞品小30%左右,因此产品具备极强的成本优势和价格竞争力。
技术创新
NCE75TD120VTP采用自主研发设计的器件工艺和结构,创新的采用了高密度沟槽栅设计,将器件最小结构单元尺寸从常见的十几微米降低60%以上;创新的使用了载流子贮存结构设计,可以将器件饱和压降降低10%以上,大幅降低器件导通损耗;本产品使用的超薄芯片技术可以显著降低器件关断损耗。目前国内外主流1200V产品电流密度一般仅150A/cm2左右,本项目产品电流密度达到200A/cm2以上。
客户服务
NCE75TD120VTP目前已在新能源、UPS和数据中心的多家厂商使用;在客户选型时,可以提供详细同规格测试对比数据,并提供应用指导服务。
案例介绍
NCE75TD120VTP产品可以用于新能源发电、储能、工业控制等多个行业。以新能源应用为例,25KW户用光伏逆变器一般在升压电路中使用2颗 NCE75TD120VTP,在逆变电路中使用至少6颗NCE75TD120VTP产品,并且随着设备功率提升,使用数量需要相应增加。随着低碳环保理念的提升,该产品市场规模和后续潜力巨大。
产品二
NCEAP40P80K
图片
产品概述
车规功率芯片NCEAP40P80K采用了屏蔽栅深沟槽技术,基于电荷平衡理论,全面提升了器件的开关特性和导通特性,同时降低了器件的特征导通电阻和栅极电荷。产品采用车规级设计、制作和管控,广泛用于新能源汽车的域控邻域,如电动尾门、车窗、电动座椅等,同时还可用于防反接、模块电源开关、小功率电机驱动等应用领域。
 产品性能
车规功率芯片NCEAP40P80K,为1款TO-252-2L封装产品。与国外IDM厂商同类型产品相比,本项目产品的综合性能已达到国际先进水平,且国内暂无同类竞争产品,填补了中大功率车规级P型SGT MOSFET的技术空白,打破国外IDM厂商在此领域的市场垄断。
 价格竞争力
公司是专业化垂直分工厂商,芯片由公司设计方案后交由华虹宏力等芯片代工企业进行代工生产,成品由公司委托日月新、长电科技、捷敏等外部封装测试企业以及自建封装厂电基对芯片进行封装测试。
本项目NCEAP40P80K产品,其芯片采用最新屏蔽栅深沟槽技术,在新技术的加持下芯片具备更优的性价比;其封装为相对传统的TO-252-2L形式,由于与封装厂有长期且大批量的代工基础,因此封装价格也为业界最低水准;综上,本项目NCEAP40P80K产品不仅具备优越的性能,同时还具备非常强劲的价格竞争力。
技术创新
本项目中大功率车规级P型SGT MOSFET器件采用超低导通电阻芯片技术,结合薄栅氧条件下漏电改善技术和混合绝缘层技术,同时实现低导通电阻、低热阻、低漏电、高一致性、高可靠性的器件特性,最终达到中大功率车规级P型MOS应用要求。项目产品采用创新技术包括:
1)超低导通电阻大功率芯片技术
本项目采用屏蔽栅沟槽技术,其为实现低导通电阻的关键性技术。相比传统功率MOS,在元胞沟槽内设置源极导电多晶硅,其中源极导多晶硅的深度较深,且被厚氧化层包围形成纵向场板结构,辅助漂移区的耗尽。源极导电多晶硅与源极金属相连,当在器件漏极和源极间施加反向电压时,相邻元胞沟槽之间会产生横向电场,形成二维电场耗尽区,突破硅材料的一维限制,降低了芯片内电场大小,从而使芯片在高浓度N型漂移区条件下依然可以实现较高耐压,从而降低了器件的导通电阻和损耗。以本项目器件P型40V芯片为例,屏蔽栅沟槽相比传统沟槽功率MOS, 品质因子FOM(导通电阻*面积)降低40%以上。
2)薄栅氧工艺下漏电改善技术
由于屏蔽栅极的特殊结构,导致Gate和Source之间的漏电流不但包含Gate oxide隧穿电流,还包含Poly Oxide隧穿电流。传统工艺流程,Poly Oxide和Gate Oxide在同一气氛下生长,当Gate Oxide厚度较大时,如800A,Gate和Source之间漏电流不会产生影响;但当Gate Oxide厚度较小时,如500A,Gate和Source之间漏电流将突然很大,电流通路主要来自Poly Oxide。本项目通过采用HDP填充再回刻的特色工艺流程,确保 Poly Oxide有足够厚度,保证器件开启电压稳定的同时,改进Gate和Source间的漏电问题,提高IGSS测试良率达到99%以上。
3)混合绝缘层技术
设计窗口小和工艺窗口小是导致产品低可靠性的主要原因。本项目完善工艺仿真模型,研究结构对产品参数的影响。开发沟槽内“混合绝缘层”结构,提升绝缘层厚度一致性,同时降低沟槽底部的电场集中程度,从而实现芯片击穿电压与雪崩耐量的高一致性,确保产品的高可靠性要求。
客户服务
本项目产品用于高侧电子开关应用,起主电源开关及防反接作用。主要用于新能源汽车的域控邻域,如电动尾门、车窗、电动座椅等。客户群体包括整车厂及零部件配件厂。
 案例介绍
主要客户:汽车客户,域控制器高边开关防反接。
一直以来,汽车都是电子技术应用的集大成者。随着电子技术的发展,汽车中的电气化程度越来越高。目前,市面上在售汽车无论是传统的燃油车,还是新能源电动车均采用了大量的电子设备,这些电子设备中绝大部分都是直流用电设备,其主要依靠汽车自身的蓄电池供能。在汽车的日常使用过程中,随着时间的拉长,蓄电池不可避免地会出现亏电、异常、甚至损坏的情况,那么就需要对蓄电池进行维护。众所周知,蓄电池的输出端口分为正负两极,与对应用电设备输入端口正负两极严格对应。但是,在蓄电池维护过程中,一旦将蓄电池的正负两极反向接入用电设备,如果没有保护,将会对用电设备以及蓄电池造成严重的破坏,极端情况下会产生爆炸甚至燃烧的现象。因此,几乎汽车中各项电子设备中都需要加入防反接保护功能,也是OEM对车载电子必备的要求之一。应用最为广泛的防反接保护功能,就是在电源总线中串接P型MOSFET,如我司的NCEAP40P80K。正常工作时,PMOS开启,为电源与负载之间提供低阻通路。当蓄电池反接时,PMOS处于截止状态,保护电路中各项用电设备。