過去幾年,功率半導體隨著新能源汽車以及光伏產業的一路狂奔,其市場規模在半導體行業整體下滑的大趨勢下逆勢生長,業績在一眾半導體公司中顯得非常亮眼。此外,隨著功率半導體的應用領域逐漸拓寬,也大大增加了對功率半導體器件的需求,為國內功率半導體企業提供了更多的市場機遇。
在備受矚目的PCIM Asia 2024展會上,賽晶半導體科技(浙江)有限公司(以下簡稱“賽晶”)以其創新技術和產品成為焦點,其在展會上展出的車規級HEEV封裝SiC模塊和EVD封裝SiC模塊,不僅彰顯了其在技術創新上的領先地位,更展示了其巨大潛力和發展前景。在會上,賽晶還正式發布了1200V/13mΩ SiC MOSFET芯片,成為展會上的焦點之一,贏得國內外業內專家和客戶的一致認可和高度贊譽。
展會期間,《變頻器世界》有幸采訪了賽晶半導體科技(浙江)有限公司總經理張強,就賽晶半導體的現狀與未來的發展做了深入的了解。
賽晶半導體科技(浙江)有限公司總經理張強
自研SiC MOSFET芯片,達到行業一流水平
2024年以來,SiC產業延續了2023年的火熱態勢,企業圍繞技術研發、簽單合作、投融資、IPO、產能建設等方面忙得不亦樂乎,各大廠商頻頻有利好消息傳出。
碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料,具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度和高遷移率等特點,適合制造高溫、高壓、高頻、高功率器件。在張強看來,隨著全球對于電動汽車接納程度的逐步提升,SiC在未來十年將會迎來全新的增長契機。因此,賽晶直面SiC市場需求,推出了自研1200V/13mΩSiC MOSFET芯片,致力于為新能源汽車和新能源發電客戶提供全新的車規級SiC解決方案,以及追求高效率的新能源功率器件。
賽晶SiC MOSFET芯片
賽晶自研碳化硅(SiC)芯片優先考慮可靠性,采用了平面柵技術,在1200V SiC MOSFET芯片的導通電阻中,溝道電阻占有重要比重,優化元胞尺可以有效降低溝道電阻,但是過度的縮小元胞尺寸會由于降低注入效率而影響SiC MOSFET體二極管的性能。賽晶的研發人員不斷通過理論與實踐驗證相結合的方式,最終確認了賽晶方案的溝道電阻最優解并推出了1200V/13mΩ的SiC MOSFET芯片。實驗結果表明,此芯片在全溫度范圍內的導通電阻都極具競爭力,且降低了溫度對導通的影響。開關測試波形顯示此芯片在開通和關斷中都具有平滑的動態波形。800V母線及推薦Vge工作條件下的短路測試中,此芯片也能夠承受3µs的短路能力而不會失效。
“源于出色的設計和工藝,我們的SiC MOSFET芯片在高溫工作條件下,展現出了極佳的靜態和動態特性,并且達到了行業一流水平的1200V/13mΩ。”張強介紹稱,采用此SiC MOSFET芯片,賽晶還推出了多個型號的車規級、高性能HEEV封裝、EVD封裝SiC模塊。HEEV封裝、EVD封裝SiC模塊采用行業領先的設計和封裝工藝,具有非常出色的散熱性能,以及極佳的可靠性、魯棒性,并可以覆蓋100kW至300kW主流電動汽車應用需求,特別是電動汽車緊湊型逆變器。
同期展出的賽晶i20 IGBT芯片、ED封裝IGBT模塊、ST封裝IGBT模塊、BEVD封裝IGBT模塊、EP封裝IGBT模塊,以及HEEV封裝SiC模塊、EVD封裝SiC模塊產品,同樣受到了與會者的高度關注。
聚焦尖端應用,保持SiC技術先進性
相關統計數據顯示,在碳化硅半導體應用方面,目前超過60%的需求來自于新能源汽車領域,包括電機控制器及充電設施等;其他應用領域還包括光伏、儲能、工業控制、消費電子及醫療設備等。
中國作為全球最大的新能源汽車市場,國內新能源發展和成長迅速,且未來也將保持快速增長,新能源車用SiC產品預計未來年增長率的前景可觀。而新能源汽車市場一直是賽晶高度重視的領域,并經過了長時間的布局。隨著HEEV封裝SiC模塊和EVD封裝SiC模塊的推出,以及自研SiC MOSFET芯片逐步量產,賽晶在新能源汽車領域的產品布局正在不斷地完善。
張強表示,賽晶目前在碳化硅領域主要聚焦在尖端的應用。賽晶希望像硅器件一樣,在切入賽道的時候有一定的技術領先性,而不是在價格上做競爭。盡管現在碳化硅還沒有大面積普及,但競爭已經異常激烈,而這種激烈更多的是表現在價格上。但在汽車市場,大部分客戶仍然會將品質、性能放在第一位。
賽晶半導體勇做行業一股“清流”,搶占新能源汽車高地,始終堅持“不內卷,做自己”的戰略方針。張強強調,由于半導體市場的周期性,導致缺貨與過量供貨的情況,市場供需不平衡,作為國產品牌,賽晶希望在這樣一個過程中,能夠在保證質量以及性能的基礎上去適應市場價格,去體現自身的水平,而不是一味的去參與低價競爭。從終端市場來看,目前仍然是由外資品牌占主導,這也從側面反映,國產芯片廠商在終端應用還有許多痛點未解決,因此賽晶希望在這一領域將芯片和產品的技術優勢發揮出來,能夠與下游客戶實現共贏。
“過去許多客戶看到國產碳化硅首先會對產品質量產生疑問,特別是在汽車、高鐵等領域,下游客戶還是傾向于國外品牌。對此,賽晶會堅持保持技術的先進性以及對市場的耐心,相信國產品牌會被越來越多的下游客戶認可采用。”張強表示,賽晶還制定了“在碳化硅領域保持技術優勢,在技術上緊跟國際一線廠商”的目標。
IGBT突破不斷,推出更多種類產品
賽晶擁有世界一流的技術專家團隊,具備深厚的研發實力和豐富的工藝經驗。其IGBT芯片和模塊產品,在功率密度、綜合損耗,以及可靠性、魯棒性等諸多關鍵性能上,實現超越國內外同類產品的卓越表現,被譽為國產精品IGBT的代表。
賽晶今年在IGBT領域也是突破不斷,從2021年開始批量生產,賽晶最初只做1200V 250A和1700V 200A的產品,現在產品種類又增加了1200V 200A、150A、100A和1700V 150A、100A、50A(75A)的產品,大大的豐富了產品種類。
“每個封裝廠家都有自己的細分專注領域,賽晶則專注于大功率器件的應用產品。對于100A以內的這些產品,客戶大部分是國內的封裝廠。”張強表示,賽晶通過與這些客戶溝通后發現,大家的痛點與設備端一致,就是如何把產品的性能做得更好以及降低成本這兩個問題。而賽晶針對這兩個痛點,與芯片客戶建立了良好的業務關系,未來將會推出更多種類的產品。
賽晶今年還推出了第i23代IGBT芯片,最大可達300A,是目前市場上最大輸出能力的芯片,已經進入了測試階段,主要應用在光伏、風電、儲能等領域。300A的芯片尺寸更小,性能也更好,在同樣的芯片面積上,以前輸出200A,現在可以做到300A,可以大幅降低客戶的終端成本。據透露,在明年的PCIM展會上,賽晶有望將產品從300A延長至50A,屆時這些產品不僅可以涵蓋變頻器等工業領域,還能包括風電、光伏、儲能以及商務電動汽車等領域。
張強在采訪中強調,賽晶始終將提升產品技術放在第一位,接下來會努力將所有產品覆蓋到終端應用領域。這也是賽晶接下來一年重點要做的事情。
推進國產替代進程,以芯片技術為核心
作為國產技術研發和創新先鋒,賽晶在眾多同業中脫穎而出,并快速獲得客戶及市場的認可,究其原因,張強總結了2個關鍵詞——品質和技術。
張強指出,因為產品批量運行過程中,可靠、安全才是客戶最在意的。而國內客戶更傾向于國外企業的產品,就是因為國外企業可以做到大批量和小批量同樣的產品效果。“賽晶在模塊產品方面的核心競爭力就是品質。比如我們應用在儲能領域的模塊產品,客戶可以做到一直使用,賽晶的品質是經得起考驗的。”張強的話語中透露著自信。而賽晶的“技術”也是客戶特別看重的。賽晶始終將產品技術放在第一位,從芯片到模塊開發,做到了完全自研,擁有眾多專利,形成了自有的一套體系,這也是賽晶領先于國內同行的優勢所在。
據了解,賽晶的工廠是根據國際上最先進的質量管控理念和自動化水平以及信息化水平的標準去建設生產線,在這條生產線產出的產品,從推出到批量供貨,以及產品后期的應用,從客戶終端的反饋來看,賽晶的生產環節能達到國際領先的質量水平標準。賽晶的模塊產品經過嚴格的質量控制和精密的生產工藝,也使得最終產品良率高,產品一致性好。
“現在整個行業非常卷,接下來幾年,大家將面臨更加殘酷的淘汰賽,也正是因為競爭激烈,所以最后卷出來的中國企業在國際市場上會非常有競爭力。”在張強看來,隨著新能源技術的快速應用,未來國產器件對進口器件的替代會是一個長期的過程。并且在未來的5-10年,經過優勝劣汰的過程,最終會誕生六家規模較大、致力于不同領域的半導體企業。而賽晶也將針對光伏、儲能、風電等領域推出新一代對標國外品牌的IGBT產品,希望可以推進國產代替進口的進程。
采訪的最后,張強表示,在未來的道路上,賽晶會將芯片技術作為核心,并將更多的資源和規劃向芯片方向傾斜。同時也會持續為國內市場提供更好的產品以及合適的價格。我們有信心相信,賽晶將繼續在行業領域中一往無前,成為中國功率半導體的佼佼者。
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