近年來(lái)，出于維護(hù)供應(yīng)鏈穩(wěn)定及安全的需要，國(guó)產(chǎn)替代已經(jīng)逐漸成為半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)主要趨勢(shì)。2023年，盡管全球消費(fèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)下滑，但由于國(guó)產(chǎn)替代持續(xù)深化，國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)仍然具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α＞凸β拾雽?dǎo)體而言，得益于2021年和2022年全球貨源緊缺，為國(guó)產(chǎn)品牌創(chuàng)造了許多機(jī)會(huì)進(jìn)入一線客戶。現(xiàn)階段，從IGBT、MOSFET到SiC和GaN等寬禁帶半導(dǎo)體，都開(kāi)始陸續(xù)出貨。今年對(duì)于國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體企業(yè)而言，將是他們的產(chǎn)品從質(zhì)量到性能在市場(chǎng)中得到真正考驗(yàn)的一年。
與此同時(shí)，中國(guó)大陸近幾年在晶圓制造業(yè)上的投資逐年攀升，投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和在建的12英寸功率半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)線數(shù)量不斷增加。目前，包括華潤(rùn)微、士蘭微、聞泰科技、重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體和粵芯半導(dǎo)體等行業(yè)佼佼者紛紛發(fā)力，競(jìng)相布局12英寸功率半導(dǎo)體生產(chǎn)線。相較于8英寸晶圓芯片制造，12英寸晶圓芯片制造在技術(shù)、成本和未來(lái)發(fā)展方面有更大的優(yōu)勢(shì)，12 英寸晶圓的擴(kuò)產(chǎn)已成為行業(yè)主流。
其中，乘著國(guó)產(chǎn)替代的快車，重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體憑借其前沿的12英寸功率半導(dǎo)體產(chǎn)線布局，隨著其產(chǎn)能的穩(wěn)步釋放，現(xiàn)已初顯鋒芒。2023年，面對(duì)總體市場(chǎng)的逆風(fēng)和消費(fèi)市場(chǎng)的疲軟，得益于其持續(xù)的產(chǎn)能擴(kuò)張、新客戶的持續(xù)涌入以及訂單的逐漸增多，重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的營(yíng)收呈現(xiàn)穩(wěn)健的態(tài)勢(shì)。“今年，我們通過(guò)獨(dú)立拓展客戶和優(yōu)化出貨策略，進(jìn)一步優(yōu)化了產(chǎn)品收入結(jié)構(gòu)。”萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體如是說(shuō)。
尤其令人關(guān)注的是，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體在2019年其封裝廠獲得IATF16949認(rèn)證的基礎(chǔ)上，2023年又完成了晶圓廠的IATF16949認(rèn)證，更令人振奮的是，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體今年首顆IGBT產(chǎn)品的量產(chǎn)出貨，這為其進(jìn)一步的市場(chǎng)拓展奠定了堅(jiān)實(shí)的基石。而在大有可為的SiC和GaN等新興領(lǐng)域，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體也有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。
功率半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)入深水區(qū)
“今年將是國(guó)產(chǎn)功率半導(dǎo)體進(jìn)入深水區(qū)的一年”。萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體李經(jīng)理告訴筆者。
近年來(lái)，受益于新能源汽車和充電樁、光伏逆變及儲(chǔ)能、服務(wù)器及數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其是電動(dòng)汽車領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)在全球獨(dú)占鰲頭。如IGBT和MOSFET這類功率器件產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始被國(guó)內(nèi)企業(yè)廣泛替代。而在過(guò)去，這些領(lǐng)域幾乎都是由國(guó)際品牌主導(dǎo)。
功率器件隸屬于半導(dǎo)體分立器件，其是半導(dǎo)體行業(yè)中的一大重要分支。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局規(guī)模以上工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近幾年來(lái)，在整體半導(dǎo)體行業(yè)的主營(yíng)業(yè)務(wù)收入中，分立器件行業(yè)占據(jù)的比重在22%-25%之間。半導(dǎo)體功率器件又是帶動(dòng)中國(guó)半導(dǎo)體分立器件市場(chǎng)加速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?/font>
而且相比其他類半導(dǎo)體，功率半導(dǎo)體器件差不多每隔二十年才進(jìn)行一次產(chǎn)品迭代，迭代周期相對(duì)慢，每一代芯片都擁有較長(zhǎng)的生命周期，這種特性為國(guó)內(nèi)功率企業(yè)提供了充裕的時(shí)間窗口，也促使功率半導(dǎo)體成為國(guó)產(chǎn)化大將中的一員。
按器件結(jié)構(gòu)來(lái)看，功率器件的種類繁多，可分為二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT、SiC/GaN 等。在這些功率器件中，又以MOSFET和IGBT占比最大。
據(jù)Yole的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)，到 2026 年，全球MOSFET（包括分立器件和模塊）市場(chǎng)總規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到 94 億美元，2020年至2026年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)3.8%。據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體器件行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與未來(lái)投資預(yù)測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，2023 年中國(guó)大陸地區(qū) MOSFET 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 56.6億美元，同比增長(zhǎng)4.8%。
根據(jù)Omdia的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模2024年預(yù)計(jì)達(dá)到66.19億美元，2020-2024年復(fù)合增速約為5.16%；中國(guó)IGBT市場(chǎng)規(guī)模2024年預(yù)計(jì)達(dá)到25.76億美元，2020-2024年復(fù)合增速約為 4.34%。
2023年，即便全球消費(fèi)市場(chǎng)受到壓制，國(guó)產(chǎn)替代的深化特別是功率基建，還是為國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體功率行業(yè)提供了強(qiáng)大的機(jī)會(huì)。考慮到國(guó)際品牌目前在市場(chǎng)上的份額為70%，國(guó)產(chǎn)品牌只有30%，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體認(rèn)為在未來(lái)還有很大的增長(zhǎng)空間。
值得關(guān)注的是，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體李經(jīng)理告訴筆者，國(guó)內(nèi)的大型和中型客戶對(duì)國(guó)產(chǎn)品牌的接受度比過(guò)去明顯提高，功率半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代的趨勢(shì)正在快速發(fā)展。
完成車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體12英寸Fab及AT生產(chǎn)閉環(huán)，重慶萬(wàn)國(guó)挺進(jìn)汽車功率半導(dǎo)體
近日，重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的12英寸功率半導(dǎo)體Fab通過(guò)了SGS IATF 16949體系認(rèn)證。放眼國(guó)內(nèi)整個(gè)功率半導(dǎo)體產(chǎn)線，12英寸生產(chǎn)線本就不多，再加上其車規(guī)級(jí)的認(rèn)證，其稀缺性與價(jià)值顯而易見(jiàn)。此外，重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的封裝測(cè)試廠早于2019年便通過(guò)了SGS IATF 16949體系認(rèn)證，至此重慶萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體便構(gòu)成了其對(duì)于車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體12英寸Fab及AT量產(chǎn)生產(chǎn)能力的閉環(huán)搭建，具備了向市場(chǎng)提供全鏈條車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體成熟產(chǎn)能的條件。
數(shù)年的技術(shù)研發(fā)與積累，使得萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體在諸如晶片背部減薄、翹曲度控制及背金工藝穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，掌握了不少行業(yè)獨(dú)到之處。而此次通過(guò)16949車規(guī)認(rèn)證之后，也預(yù)示著萬(wàn)國(guó)具備向更高端、更嚴(yán)格的車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)進(jìn)軍的能力。
據(jù)萬(wàn)國(guó)透露，目前公司已有10顆車規(guī)功率MOSFET產(chǎn)品在設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)標(biāo)國(guó)際一線品牌，而且已經(jīng)有產(chǎn)品正在上車。從晶圓、封裝到設(shè)計(jì)，而且完全針對(duì)車規(guī)，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體可以說(shuō)走在國(guó)內(nèi)前列。
至于萬(wàn)國(guó)在車規(guī)功率半導(dǎo)體上優(yōu)勢(shì)，李經(jīng)理提到了四點(diǎn)：首先，擁有的國(guó)產(chǎn)品牌身份，為公司帶來(lái)了天然的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；其次，得益于12寸晶圓廠的加持，萬(wàn)國(guó)產(chǎn)品在成本效益上的領(lǐng)先比較明顯；再者，技術(shù)上，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體的晶圓制造均為廠內(nèi)完成，外延、背金減薄等工藝達(dá)到國(guó)際水平。此外，萬(wàn)國(guó)針對(duì)汽車電子高可靠性要求，特別針對(duì)汽車電子專用封裝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，產(chǎn)品性能上與國(guó)際大牌企業(yè)并駕齊驅(qū)，毫不遜色。具體到技術(shù)指標(biāo)方面，目前我司超級(jí)結(jié)MOS平臺(tái)、SGT MOS平臺(tái)在單位面積導(dǎo)通電阻、漏極擊穿電壓、pitch、優(yōu)值等方面具有技術(shù)領(lǐng)先性；最后，與其他國(guó)內(nèi)廠商相比，萬(wàn)國(guó)在服務(wù)響應(yīng)速度、供貨保障方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。
眼下，重慶萬(wàn)國(guó)的生產(chǎn)能力已經(jīng)攀升至每月1萬(wàn)片F(xiàn)ab產(chǎn)能，并且正處于穩(wěn)健增長(zhǎng)的快車道上。他們的遠(yuǎn)景目標(biāo)是在接下來(lái)的3-5年內(nèi)，達(dá)到每月5萬(wàn)片12英寸功率半導(dǎo)體晶圓的強(qiáng)大生產(chǎn)力。隨著12英寸生產(chǎn)線的穩(wěn)定釋放，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體長(zhǎng)期穩(wěn)定且充沛的產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。
第一顆IGBT產(chǎn)品量產(chǎn)出貨，關(guān)鍵指標(biāo)比肩國(guó)際水平
在MOSFET技術(shù)領(lǐng)域深耕并建立堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)后，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體迅速向IGBT技術(shù)拓展。經(jīng)歷了2021年底至2022年初的獨(dú)立轉(zhuǎn)型，重慶萬(wàn)國(guó)堅(jiān)定地將拉通12英寸IGBT產(chǎn)線定為其重要目標(biāo)。
因?yàn)樽杂?/font>Fab廠和封測(cè)產(chǎn)線，萬(wàn)國(guó)的IGBT研發(fā)之路非常順利且迅速。據(jù)萬(wàn)國(guó)的介紹，公司的IGBT產(chǎn)品從去年開(kāi)始著手布局，基于去年的設(shè)備和機(jī)臺(tái)，目前其第一顆IGBT產(chǎn)品已經(jīng)研發(fā)成功并開(kāi)始走量。在諸如飽和導(dǎo)通壓降、開(kāi)關(guān)損耗及電流短路能力等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上，該產(chǎn)品展現(xiàn)了與市場(chǎng)上主流產(chǎn)品不相上下的競(jìng)爭(zhēng)力。該產(chǎn)品將于今年年底達(dá)到大規(guī)模量產(chǎn)。
圍繞IGBT技術(shù)，萬(wàn)國(guó)主攻兩大產(chǎn)品平臺(tái)：一個(gè)是針對(duì)變頻器或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這類應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)IGBT的可靠性較高，短路能力強(qiáng)，魯棒性高；二是針對(duì)PFC或新能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中高頻、高可靠性、高短路能力產(chǎn)品，其中對(duì)IGBT的開(kāi)關(guān)損耗要求尤為嚴(yán)格。
有了第一顆IGBT的從0到1，萬(wàn)國(guó)正在朝著1-100的方向上快速邁進(jìn)。功率半導(dǎo)體屬于特色工藝產(chǎn)品，更加看重結(jié)構(gòu)和技術(shù)改進(jìn)以及材料迭代，不依賴尺寸的微縮。所以，萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體也在朝著更先進(jìn)的工藝結(jié)構(gòu)上奮進(jìn)。
短期而言，萬(wàn)國(guó)短期內(nèi)將于今年內(nèi)完成更多產(chǎn)線擴(kuò)建項(xiàng)目，進(jìn)一步升級(jí)其IGBT工藝，達(dá)到先進(jìn)水平。預(yù)期IGBT工藝平臺(tái)將涵蓋650V至1200V的多種電壓平臺(tái)，進(jìn)一步打開(kāi)家電、工業(yè)、光伏、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域。而長(zhǎng)期視角下，到2026年，萬(wàn)國(guó)計(jì)劃進(jìn)一步提升技術(shù)水平，擴(kuò)展至1700V、3300V乃至6500V的電壓范圍，達(dá)到國(guó)際頂尖水平，重點(diǎn)服務(wù)風(fēng)電發(fā)電、太陽(yáng)能、交通牽引及工業(yè)電機(jī)等核心應(yīng)用領(lǐng)域。
硅基功率半導(dǎo)體長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)依然在
近年來(lái)，SiC和GaN等這樣的寬禁帶半導(dǎo)體憑借諸多的優(yōu)勢(shì)博得了大眾的眼球。在談及硅基的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品與SiC和GaN的競(jìng)存關(guān)系時(shí)。李經(jīng)理坦言，IGBT和SiC重合的多一些，GaN則與MOSFET會(huì)有所競(jìng)爭(zhēng)。但是IGBT和MOSFET的長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)依然存在。
具體來(lái)看，SiC可能替代IGBT 1200V或更高電壓及更高頻率且能效要求更高的應(yīng)用。但是IGBT經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)非常穩(wěn)定，而且產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟，隨著中國(guó)在IGBT領(lǐng)域近些年的突破，國(guó)內(nèi)廠商會(huì)將IGBT產(chǎn)品的性價(jià)比推到極致。所以在一些對(duì)性價(jià)比和穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)景，IGBT仍具有很大的優(yōu)勢(shì)，在這些領(lǐng)域，IGBT將很難被替代。而這種場(chǎng)合反而是占據(jù)70%的市場(chǎng)，比如說(shuō)家電、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域目前還主要是以IGBT為主。
SiC則會(huì)在風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電，高性能電動(dòng)汽車以及大功率充電樁等高壓、高頻領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。雖說(shuō)電動(dòng)汽車正在大幅采用SiC，但電動(dòng)汽車說(shuō)到底還是一個(gè)消費(fèi)品，它會(huì)對(duì)成本比較敏感，這也是為何特斯拉今年會(huì)宣布減少SiC采用的原因之一。
所以IGBT和SiC將會(huì)共存很長(zhǎng)一段時(shí)間，就像IGBT當(dāng)年橫空出世替代晶閘管、三極管一樣，走過(guò)了10年-20年之久。
GaN主要是替代MOSFET，GaN最大的機(jī)會(huì)會(huì)是700V或650V以下的一些高頻和高功率密度的一些應(yīng)用。比如，現(xiàn)在的快速充電器、汽車的OBC、DCDC中，已經(jīng)開(kāi)始有GaN的身影。未來(lái)隨著云計(jì)算和AI服務(wù)器的建設(shè)，GaN會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。但是在手機(jī)、筆記本等最大的消費(fèi)類應(yīng)用上，MOSFET還是有較大的生存空間，因?yàn)樵?/span>性價(jià)比、成熟度和穩(wěn)定性方面，MOSFET現(xiàn)階段還是有著很大的優(yōu)勢(shì)。
因此，萬(wàn)國(guó)將一方面在MOSFET和IGBT這樣成熟的道路上穩(wěn)扎穩(wěn)打，另一方面，也會(huì)積極擁抱SiC和GaN等這樣的寬禁帶半導(dǎo)體新興市場(chǎng)。
硅基功率半導(dǎo)體市場(chǎng)發(fā)展方興未艾，尤其是在國(guó)產(chǎn)替代的大背景之下。隨著重慶萬(wàn)國(guó)首款IGBT產(chǎn)品的成功研發(fā)及大規(guī)模量產(chǎn)，加之12英寸Fab成功獲得車規(guī)認(rèn)證，重慶萬(wàn)國(guó)在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有著巨大的發(fā)展空間和積極前景
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