主要内容包括：
1、阐述硅基功率半导体技术的现状，解释技术演进的物理基础，对其未来发展做出预测，
2、探讨各种硅基功率半导体技术的发展，提出未来发展的三大驱动因素。
这篇文章，聊聊Si基IGBT（Insulate-GateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）发展历程，
包括PT-IGBT、NPT-IGBT、FS-IGBT以及SJ-IGBT。
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如上，左图为MOSFET，右图为IGBT，
最大区别，就在衬底。
对功率MOSFET而言，电压级别越高，所需要的外延层厚度越大，而厚外延会增大导通电阻，
因此，耐压与电阻，是一对需要权衡的指标。
当耐压大于600V，Si功率MOSFET的导通电阻会大到难以接受，因此，在这个区间，采用SiIGBT，
电导调制效应决定，相同电压级别下，较之MOSFET，IGBT的导通电阻更小，
带来的问题是——关断时产生拖尾电流，关断损耗较大。
本质上，MOSFET是单极型器件，只有一种载流子参与导电，
IGBT是双极型器件，两种载流子均参与导电，
后者固然可以降低电阻，但也会增大关断损耗。
一言以蔽之，IGBT的设计，是通过引入电导调制效应，降低导通损耗，但会增大关断损耗，
因此，设计的关键，是在导通损耗和关断损耗之间，获得更优trade-off。
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再说IGBT的几种类型，如上图，从左到右，依次为PT-IGBT、NPT-IGBT、FS-IGBT以及SJ-IGBT，代表了IGBT的发展历程。
逐个分析，
1）PT-IGBT：
PT-IGBT（Punch-ThroughIGBT），穿通型IGBT，1980年代的主流IGBT产品，
何谓穿通型？
关断状态下，集电极-发射极电压Vce升高，P+Sub/N-Buffer形成的PN结耗尽层持续扩展，直至与P-well/N-drift形成的PN结耗尽层相连通，
此时，N漂移区被“穿通”，
此后，Vce再升高，电场将由这两个耗尽区共同承担。
N-Buffer层作用有二，
1）终止电场，使电场呈梯形分布，在使用更薄漂移区的同时，确保BV不受损失，
2）控制载流子注入，因其浓度高于N-drift，会降低从P+集电极注入空穴的效率，进而减小关断损耗。
当然，正因为PT-IGBT存储的载流子较少，电导调制效应较弱，因此导通压降较高。
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如上图，
在工艺制造流程上，PT-IGBT是在P+衬底上，陆续外延生长N-Buffer、N-Drift层，完成表面工艺后，减薄P+衬底。
另外要说明，PT-IGBT呈现负温度系数，并联使用的风险较大。
2）NPT-IGBT：
NPT-IGBT（Non-Punch-ThroughIGBT），非穿通型IGBT，1990年代的主流IGBT产品，
对比PT-IGBT与NPT-IGBT，最大差异在于衬底，
前者为N-Buffer层+P+Sub，后者为ImplantedP+（注入P+），
另外，PT-IGBT的N-drift更薄，NPT-IGBT的N-drift更厚。
为何有此差异？
对NPT-IGBT而言，不设置N-Buffer层，且N漂移区电阻率较高、厚度较大，通过离子注入（Implant），在背面直接形成P+区。
所谓“非穿通”，即关断状态下，P+/Ndrift形成的PN结耗尽区不能穿通整个N-漂移区，
如此设计带来两个后果，
1）移除N-Buffer层意味着从P+区注入空穴的效率非常高，使N-漂移区中存储大量少子（空穴），电导调制效应非常强，显著降低导通压降，
2）电场分布呈三角形，相同厚度下BV能力降低。
缺点是，关断损耗明显增大。
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如上图，
在工艺流程上，使用N-单晶硅作为漂移区，先进行正面工艺，背面减薄后进行硼注入，形成P+区。
NPT-IGBT呈现正温度系数，便于并联使用，
当某个器件流过的电流过大，发热导致温度升高时，导通电阻变大有利于降低该处电流，形成一种类似负反馈的机制。
3）FS-IGBT：
FS-IGBT（Field-StopIGBT），场截止IGBT，2000年由西门子公司推出，兼具PT、NPT的优点，至今仍为主流IGBT产品。
与前两种IGBT相比，最大的差异仍然是衬底区域，
FS-IGBT采用N-Buffer层+ImplantedP+，N-drift厚度非常薄（薄于PT-IGBT）。
这里的N-Buffer，被称为“场截止层（Field-StopLayer）”，其核心作用不再是防止穿通，而在于关断状态下，耗尽层从发射极一侧向集电极扩展，一旦到达高掺杂的N-Buffer层，电场会被迅速“截止”，无法再继续向下延伸，
后果是，设计者可以进一步减薄N-drift，不必担心损失BV。
更薄的N-drift层可以进一步降低导通电阻，且开态时，薄漂移区存储的载流子总量更少，可减小关断损耗。
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如上图，
在工艺流程上，与NPT-IGBT类似，但背面减薄后，先进行磷注入，形成N-Buffer层，再进行硼注入，形成P+区。
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俺找了张图，对比非常全面，供各位参考。
至于SJ-IGBT，就是在FS-IGBT的基础上，将漂移区改成超结结构，
小结：
1、SiIGBT发展历史，按照时间顺序，从PT-IGBT，到NPT-IGBT，到FS-IGBT，终至SJ-IGBT。
2、从漂移区厚度上，FS
3、FS-IGBT兼具PT-IGBT、NPT-IGBT的优点，在保持较低的J1结注入效率的同时，梯形电场分布使其饱和压降较低、拖尾电流较小，因此更有利于改善器件阻断特性、通态特性和开关特性之间的矛盾关系。
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