SiC赛道爆发,国产功率器件玩家跑步入场!

2021-09-13 16:05:07 101

从以IGBT、MOSFET等为代表的硅基功率半导体,到第三代半导体,功率半导体市场不断有新玩家涌入,市场规模呈现稳健增长的态势。根据IHS Markit数据,预计至2021年全球市场规模将增长至441亿美元,年化增速为4.1%。


聚焦国产功率半导体,加速布局之势不容小觑。IHS Markit数据显示,2018年中国功率半导体市场需求规模达到138亿美元,占全球需求比例高达35%;2021年市场规模有望达到159亿美元。


由于功率器件的制造工艺较为成熟,投资强度相对较小,众多产业人士认为,功率半导体将是实现国产替代最快速的领域。特别是随着第三代半导体的“走红”,扬杰科技、士兰微、斯达半导、瞻芯电子、基本半导体等国内功率器件代表企业都在摩拳擦掌向前冲。由国内领先的半导体电子信息媒体芯师爷举办的第三届“硬核中国芯”,汇聚了有影响力、有潜力的国产芯企业,其中不乏优秀的功率半导体厂商。


视频来源:芯师爷·“硬核芯声”专题采访


第三代半导体“火了”


8月14日,我国工信部正式宣布将碳化硅(SiC)复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划,以全面突破关键核心技术,攻克“卡脖子”品种。


第三代半导体是指碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化物半导体(如氧化锌ZnO)、III族氮化物(如氮化铝AlN)、金刚石半导体等宽禁带半导体材料。


第三代半导体材料是功率半导体跃进的基石,全球市场处于初期阶段,在政策的激励下,国内相关项目如雨后春笋般在多地开展起来。根据CASA数据,2020年,我国第三代半导体整体产值超过7100亿。


作为国内三代半导体的重要参与者,瑞能半导体一直保持着在SiC技术上的较高的研发投入。瑞能半导体全球市场部总监谢丰介绍:“自2018年以来,瑞能半导体陆续推出了第四代的快恢复二极管平台和第五代的软恢复二极管平台。2021年初,我们释放了第六代的SiC二极管产品,与国际一线厂商技术保持一致。年内我们还将释放SiC-MOSFET的产品,同时我们的团队正在研发碳化硅模块的产品,也即将投放市场。我们的目标是为客户提供完整的碳化硅解决方案。”


从飞利浦到恩智浦再到瑞能半导体,瑞能半导体走过了五十年的历程,但是作为一个独立品牌,仅有六年的运营时间。在这六年里,瑞能半导体从一条聚焦于双极型功率器件的业务线到现在能够提供丰富产品门类的功率半导体公司,与中国的半导体市场共同成长,取得了长足的进步。


瑞能半导体产品图


SiC、GaN等第三代半导体材料具备高功率密度、低能耗、抗高温等特性,在高压、高频率、高温等 工作环境优势显著,但是也存在一不足之处。国内功率半导体领域的代表企业泰科天润营销副总秋琪表示:“浪涌是SiC材料所欠缺的能力,因为SiC芯片的面积相对硅材料来说,同样的电流等级下芯片面积更小,所以它的浪涌能力不如硅材料。”泰科天润优化了工艺,使得在不增大芯片面积的前提下,通过一些优化的工艺使得浪涌能够达到10倍甚至10倍以上的浪涌水平。


SiC的第二个缺点,材料硬度比较硬,VF不如硅材料低,所以其减薄的一致性突破度较好,然后又不开裂,这是一个难度系数十分高的工艺。对于此,泰科天润营销副总秋琪提供了解决方案:“我们公司自主研发把SiC的减薄工艺给走通了,最新一代的650伏小电流芯片VF可以达到小于等于1.3伏。SiC的减薄工艺使得我们增加了很多新型的超薄款的封装,例如DFN5*6、DFN8*8等,甚至是SOD123。这些超薄的新型封装,开拓了SiC在消费类或者在其他对空间密度要求比较高的,像小基站的电源、消费类快充等领域的新应用方向。”


泰科天润自2011年起以IDM模式从事SiC器件的设计和制造,今年恰是第十年。据了解,泰科天润于2019年实现扩产,在湖南新增一条年产60000片六寸片的晶圆线,目前产品型号已经多大200多种,于PC/ 通信电源/光伏逆变器/充电模块/车载电源等领域都实现了批量出货。


瑞能半导体产品图


缺货危机下暗生机遇


自2020年下半年以来,全球半导体陷入供应链紧张的困境,功率半导体也卷入这场缺货潮中,英飞凌、安森美、安世半导体等全球领先厂商先后发布涨价通知。


随着功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电、5G等诸多市场,叠加下游需求持续高增,部分进口产品的交期长达52周,甚至更久。


瑞能半导体全球市场部总监谢丰认为,“除了疫情的持续影响,汽车、新能源和消费电子的需求旺盛,相比于2020年,2021年的功率分立器件市场增长大约在22%左右。”


“对于国产半导体来而言,这是一个很好的导入窗口,一些大客户为了保证供应链稳定会加速导入国产替换。因此建议国内同行一定要把握住这个千载难逢的机会,加速导入,使得国产芯片在大客户处占有一席之地。其中,对于IDM 国内原厂来说更是利好,一般客户也会优先考虑国内有产线的原厂,能够保证持续稳定供货。”泰科天润营销副总秋琪给出建议。


的确,在缺芯和涨价的双重压力下,越来越多的本土终端厂商或方案商在供应链生态建设时逐渐开始关注国内品牌,国产替代迎来了新契机。






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