電力和能源管理對人類社會未來的可持續發展至關重要。半導體汽車和離散組件產品部（ADG）執行副總裁和功率晶體管理部總經理Edoardo MERLI說明，從圖2可以看出，由于全球能源需求的不斷增長，我們必須控制碳排放，并將溫度上升控制在1.5度以下。減排對此非常重要，但要實現這些技術支持，包括可再生能源的利用，ST對此也有一些具體的目標。
圖二
圖3顯示了一些關于如何利用電力技術實現各種節能目標的具體數據，圖為全球電力消耗統計。就工業而言，如果能提高1%的電力利用效率，就能節省95.6億千瓦時（TWh）的能源。那這是什么意思呢？舉個直觀的例子，這相當于節省了15個核電站的發電量，減少了3200萬噸二氧化碳或數千桶石油。
圖三
可以看出，只有提高工業領域的電力利用效率，才能有如此驚人的節能效果。可持續發展一直是根植于我們企業文化的核心理念，ST早就宣布成為2027年可持續發展的企業，即2027年實現碳中和。
圖四
圖五顯示ST剛才提到了企業的發展目標ST碳中和應在2027年實現，這也符合2021年巴黎協議確立的2025年將升溫控制在1.5度以下的目標。ST我非常希望通過利用可再生能源來實現這一目標。目前，我們正在積極參與和參與一系列相關項目和合作計劃，以實現這一目標。
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圖五
以上是一些背景信息的介紹。讓我們看看ST優點（，它們比普通硅材料具有更好的效率。寬能間隙半導體具有運行電壓高、開關速度快、運行溫度高、導電阻低、產熱量少、耗散功率低、效率高等優點，節能效果優異。由于這兩種技術的特點不同，它們的應用情況也不同。
圖六
通過圖7，我們應該對碳化硅和氮化鎵的應用需求有一個更清晰的概念，主要是功率利用和開關頻率。可見碳化硅和氮化鎵導體能滿足的需求略有不同，簡單來說就是帶來更強的功率。碳化硅可以提高開關頻率，而氮化鎵消耗的電能更少。該技術可以補充現有的硅技術，但在功能上也有一些重疊，未來將不斷優化和改進。剛才提到碳化硅和氮化鎵催生了一系列新的應用，也帶來了一些新的限制，需要我們加深理解和突破。
圖七
然后看看整個電力轉換鏈（圖8），從發電側開始，通過輸配電、儲電和變流，到最終電力側，即終端用戶。毫無疑問，以碳化硅和氮化鎵為主的新電力技術可以在整個電力轉換鏈的各個環節發揮作用，并做出有效的貢獻。
圖八
圖9顯示了兩種材料的屬性，可用于更高級別的功率技術應用。這些技術不能用過去的硅材料來實現。當然，它們也可以通過新的拓撲帶來驚人的功率利用效率，這將形成終端應用的優勢。
圖九
圖1是碳化硅應用優勢的關鍵摘要，涵蓋汽車制造、工業應用等領域。許多優勢對終端用戶來說是顯而易見的。
以電動汽車制造為例，碳化硅可用于制造牽引逆變器、充電樁、DC-DC轉換器等配套設備可以帶來更長的里程和減輕車輛重量，這是用戶在使用過程中可以直觀感受到的。此外，當然還有性能更強的電動汽車充電站。碳化硅可以加快充電速度，縮短充電時間，促進電動汽車的推廣。
圖十
碳化硅的工業應用還包括提高服務器和數據云內存的供電效率，最終降低用戶的整體成本。此外，它還可用于自動工業驅動電機制造。碳化硅可以減少設備的體積、尺寸和重量，最終降低用戶的整體成本，在可再生能源、太陽能電站、風車和服務器供電站等領域也起著同樣的作用。碳化硅在工業和汽車制造領域的應用具有上述三大優勢，但其應用情況并不局限于此。
從圖11可以看出，碳化硅正在逐漸采用。雖然還沒有進入大規模生產階段，但我們已經與許多企業合作，也就是說ST系統地研究、引進和建模碳化硅的應用。碳化硅主要用于制造短途飛機逆變器，因為它們是無人機和飛機的混合物，但也用于制造長途飛機。因此，碳化硅不僅廣泛應用于汽車制造領域，也廣泛應用于航空領域。
圖十一
讓我們來看看汽車制造領域（圖12）。電動汽車使用電機作為動力源可以說是一個重大變化，但也是一個全新的動能系統。該系統不會產生二氧化碳排放，功率更高，可以在較低的溫度下運行，車身重量也會減輕。與內燃機車相比，制造電動汽車更簡單，這使得整個汽車制造業動蕩，也給許多跨境從業者帶來了進入市場的機會。
圖十二
圖13顯示了一系列長期目標。許多國家和地區正在引進電動汽車，或聲稱將引進電動汽車，但具體計劃略有不同。美國計劃在2030年實現50%的電動汽車市場份額，在歐洲實現37.5%，中國更有野心。目前，中國電動汽車市場已成為世界第一，因此目標定在2025年。
圖十三
歐美的情況略有不同，所以目標也不同，比如加州和英國設定的目標。當然，不僅是國家設定了電動汽車的長期目標，汽車制造商也宣布了他們雄心勃勃的目標，并不遺余力地實現它們。這些制造商包括通用汽車、富人、吉利等，中國有許多制造商已經布局在這一領域，如比亞迪，以及理想、小鵬、威萊等市場新秀，市場充滿活力。
圖14顯示了電動汽車最重要的運行系統，包括各類電動汽車、新能源汽車和新能源汽車的二氧化碳減排等級。48瓦的低功耗是這些車輛零排放的主要原因，節能范圍約為15%~20%。在整個架構下，一些大型汽車制造商正在使用技術，但仍或多或少受到行業本身的限制。
圖十四
圖15是動力總成（TAM），通過這張圖，我們可以了解節能技術的重要性，特別是半導體技術，包括該技術的變化，這些新材料在未來幾年將發揮重要作用。2020年全新功率技術僅占市場的40%，但到2025年將超過50%，碳化硅的比例高達50%的1/4，與2020年相比有了很大的提升。我們一直在碳化硅應用領域沖鋒前陣，包括ST美國合作伙伴。自2017年以來，我們生產，雙方合作非常順利，規模也在擴大。
圖十五
再來介紹一下碳化硅逆變器。IGBT逆變器的優點（圖16），包括總芯片面積、開關損耗、總損耗和接口溫度、更適當的溫度管理、顯著提高充電速度等。
看右邊的圖表ST以主要參數為參考的解決方案。這是一個210千瓦的牽引逆變器，供電10千瓦kHz和1200SiC MOSFET，與IGBT比較解決方案。碳化硅比較可見一斑IGBT優勢，特別是在最常見的應用領域，如圖所示，灰色區域的低負荷僅為90%，因此在效率方面具有明顯的優勢，這些性能也將轉化為更長的里程。
圖十六
圖十七是ST擁有自己的技術和產品，目前擁有第三代碳化硅技術，其中大部分已處于生產階段。對該技術的研究可以追溯到25年前，該技術已發展到第三代，并已大規模生產。下面將向您解釋每一代技術的改進和進步。
圖十七
我們想在這里強調的是，每當ST在進入下一項技術時，將進一步改進主要優勢，然后擴大技術的應用范圍，并根據某些特定的應用情況進行定制設計。你可以看到，我們的產品家庭成員非常多樣化，新的電力技術不斷誕生。除了650-1200V我們的第三代技術高達2200V高功率產品。
圖十八是ST最新的新聞稿，包括一些創新成果和新技術，以及我們可靠的生產制造發展戰略，這是支持大規模生產的關鍵。
圖十八
圖十九是ST兩大產品優勢:RDS(on) x 芯片面積和RDS (on) x Qg，可此可見，這一優勢在每次技術升級過程中都會得到優化，優化幅度約為20%-25%，這將大大提高性能，大大降低成本。
圖十九
圖二十是ST總結碳化硅應用領域的市場地位，市場份額相當高，去年市場份額達到50%，汽車領域甚至達到60%。ST的執行長 Jean-Marc Chery曾經說過，ST目標是2024年碳化硅領域年收入10億美元，包括晶體管、二極管和功率模塊。我們希望與各行各業合作，包括所有汽車制造業合作OEM目前，90多個項目正在與這些行業領先企業合作。
圖二十
剛才提到ST第三代碳化硅技術已經推出，第四代技術也將進入市場，預計將在今年年底上市。當然，我們不僅致力于碳化硅技術的研發，還致力于許多其他晶圓的研發。為了充分探索和發揮碳化硅和氮化鎵的性能優勢，我們還需要探索許多前沿概念和技術。圖中顯示了一些例子，包括混合組件和大型組件。該圖顯示了碳化硅技術在各種應用情況下的優點，包括減少損失、頻率、成本、尺寸、重量和體積。
圖21說明ST圍繞碳化硅等新興技術發展戰略的其他要點，我們剛才說市場正處于蓬勃發展階段。您還可以看到該技術的優勢和豐富的應用情況，這也可以解釋市場需求正在迅速增長。
對于碳化硅等新興技術來說，控制甚至擁有自己的產業鏈是非常重要的，ST也做了很多操作。目前，我們已經通過收購Norstel AB（已更名為ST SiC AB）完成生產線的建立。為了進一步提高制造能力，我們還制造了碳化硅基材，并設立了多家工廠，不斷擴大規模，進一步整合生產鏈。作為我們的重點基地之一，意大利卡塔尼亞也大大提高了我們的生產能力。我們在新加坡的生產線規模翻了一番。目前，我們正準備將生產線從6英寸改為8英寸。摩洛哥布斯庫拉和中國深圳的基地也是后期工廠。深圳是我們進行相關封裝的主要工廠，為領先企業提供大規模封裝。
圖二十一
到2024年，我們的碳化硅產能將比2017年增長10倍，從2024年到2027年，規模將進一步擴大，發展空間巨大。我們建立這些大型工廠的目的是滿足市場需求和支持ST自我發展。
正如我剛才所說，碳化硅技術仍處于原型階段，因此仍有許多領域需要我們進一步探索和改進（圖22）。首先是晶圓原料的高成本。目前，我們正在與許多合作伙伴進行技術研發，試圖解決這個問題。其次，我們也在努力通過質量改進來解決延伸成本，但這涉及到整個生產鏈的各個環節，因此我們需要在未來進行更多的運營。
可以說這也是我們TracoPower代理將延伸層納入整個產業鏈的原因之一不僅是為了控制成本和產量，也是為了提高產品質量。剛才提到ST升級了8寸生產線，我們的第一批8寸原型也誕生了ST SiC AB。目前，我們計劃在外延工廠引進自動化技術，優化生產流程，從而提高自身生產的彈性，滿足市場需求。
圖二十二
當然，我們在碳化硅應用領域的成功并沒有從天而降。25年前，我們正在研究該技術（圖23），充分利用卡塔尼亞的技術生態系統，并與意大利國家科研委員會和卡塔尼亞大學共同研究該新材料。通過技術本身、生產工藝和生產設備的一系列改進，我們不斷提高產品質量和可靠性，最終取得了今天的成果。
圖二十三
接著介紹PowerGaN本技術（圖24），我們已經看到氮化鎵與碳化硅等硅材料的比較，包括功率需求和開關頻率的性能。今天，我們已經完成了原型開發。事實上，我們對這項技術有兩個發展方向：一個叫做：D-MODE，其應用于G-FET、Gascode這個變流器，另一個是集成在同一應用中G-DRIVE，已進入市場。我們G-HEMT功率為650的變流器V，能滿足大部分市場需求，100V一系列還將催生一系列應用。
圖二十四
下面是關于ST碳化硅技術的最新新聞稿(圖25)最近也推出了PowerGan大多數解決方案都是針對消費品的。
圖二十五
圖26可以看到這些技術的具體應用情況，包括ST將碳化硅、氮化鎵與傳統硅材料解決方案進行比較后的優點。可見這種材料只有過去材料的1/4，重量只有1/3，功率增加50%，功率損失減少20%。我們還整合了這些技術，催生了一系列新的應用，包括終端消費者推出的各種應用組合。我們可以看到，在這個過程中，我們的技術進化，多元化的應用正在進入市場。
圖二十六
圖27有一個應用程序列表，通過不同的顏色進行更詳細的分類。您應該記住以前的產品開發藍圖，包括不同類型的解決方案和應用情況。氮化鎵在汽車領域也越來越受到重視，包括在汽車充電系統中的應用。我們還提供基本的轉換器，盡管它沒有集成到整個系統中。
圖二十七
圖28顯示ST產品戰略的核心：我們還在這一領域進行了一些并購，包括法國創新型企業EXAGAN，其中G-FET、G-Drive和D-Mode這些產品來自這家公司。我們還與臺積電合作，讓我們提前推出許多內測技術產品，通過臺積電快速進入市場。我們的最終目標是完善我們的內測技術，最終為我們明確的產品策略服務。
目前，我們對氮化鎵產品有完整的規劃，100V到650V各種產品將陸續推出，這些產品將通過ST 8寸工廠生產。我們在卡塔尼亞也有一個GaN-on-Si RF氮化鎵產品的生產線大多是針對5G和6G應用基礎設施。
圖二十八
毫無疑問，功率技術是ST核心甚至會影響人類社會的未來。除了傳統的IGBT、MOSFET技術，我們將更多的新技術進入市場，因為這些技術使我們和用戶獲得更高的能源利用效率，從而減少能源損失，實現節能的目標。汽車和工業已成為碳化硅的主要應用領域，我們也進入了大規模生產階段。目前，我們是這個市場的領導者，正在引領碳化硅的應用。我們也在不斷改進新興技術和生產線，以滿足未來巨大增長的市場需求。氮化鎵在市場上的大規模普及可能會更晚，因為碳化硅應用廣泛，直到技術成熟。我們在碳化硅市場獲得了領先地位，未來將繼續探索這一方向。
圖二十九
